新方法合成的富勒烯硬度超鑽石

2021-02-15 學術幫

莫斯科理工學院、俄羅斯超硬和新型碳材料技術研究所（FSBI TISNCM）和密西根大學的研究人員採用一種新方法合成了超硬富勒烯材料，硬度超過鑽石。詳細的合成方法刊登在最新一期的國際學術期刊《Carbon》雜誌上。

合成的超硬富勒烯是一種由碳簇或由碳原子組成的球形分子構成的聚合物。研究人員指出，鑽石已經不是最堅硬的材料了。天然鑽石的硬度接近150 GPa，但超硬富勒烯的硬度超越鑽石，成為在150到300GPa列表值範圍內位列第一的堅硬材料。

碳簇是以60個原子組成球體形式的碳分子。碳簇首次合成於20多年前，當時這項工作被授予諾貝爾獎。碳球內的富勒烯以不同的方式排列，這種材料的硬度很大程度上取決於其如何相互關聯。研究人員開發出的超硬富勒烯技術，以60個原子組成球體形式的碳分子通過共價鍵在所有方向相互連接，該材料被科學家稱為三維聚合物。

然而，以工業規模生產這種有前途材料的方法還沒有找到。主要困難在於開始反應需要的13 GPa高壓，現代大規模的設備不能提供這樣的壓力。

據外媒報導，在新研究中，研究人員證明添加二硫化碳到最初的混合試劑中可以催化合成富勒烯。根據實驗，二硫化碳是一個最終產品，但在這裡它充當催化劑的作用。有了它，即使壓力低至8 GPa，也可生成有價值的超硬富勒烯。此外，生產所需的溫度也從原來的820攝氏度以上，降為目前的室溫下即可。

這項研究的主要參與者、FSBI TISNCM功能納米材料實驗室負責人米哈伊爾·波波夫指出：「我們的新研究成果將在材料科學中創建一個新領域，因為它將大大減少合成該材料所需的壓力，並且允許以工業規模製造這種材料及其衍生物。」

原文：Synthesisof ultrahard fullerite with a catalytic 3D polymerization reaction of C60

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622314004072

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