钻石不再是最坚硬的材料,这种玻璃竟然可以划破钻石

中国的材料科学家对多种形式的碳进行试验,发现了一种非常坚硬的玻璃,可以划伤钻石的表面。这种透明材料也非常坚固,能够充当半导体,在光伏领域开辟了一些令人兴奋的可能性。

这种名为 AM-III 的新材料与天然和人造钻石有一些相似之处,因为它主要由碳原子形成。钻石的特点是原子和分子排列成完美的晶格结构,而 AM-III 的特点是更杂乱无章的结构,其中原子和分子未对齐,这是一种称为无定形的材料。

无定形材料或非结晶固体的类型包括塑料、凝胶和最著名的玻璃,但后者通常不是您通常将其与高硬度或强度联系起来的东西。来自中国燕山大学的科学家们试图通过艰苦的反复试验、尝试不同的原子和分子排列,并通过转向被称为富勒烯的足球形状的碳分子,将这些特性带到玻璃材料中。

我们已经看到材料科学家研究富勒烯以开发可燃纳米粒子、先进的太阳能电池并进一步了解我们的空间,新研究的作者发现它们也可以用作形成耐寒无定形材料的起点。

富勒烯受到越来越高的热量和压力,导致它们被压碎并混合在一起,团队小心地将热量和温度调高到未知领域,直到形成 AM-III。

图像显示天然钻石表面的划痕,由一种名为 AM-III 的坚硬新材料制成。

在维氏硬度测试中,新材料的硬度为 113 GPa。低碳钢的维氏硬度约为 9 GPa,而天然钻石的硬度约为 70 至 100 GPa。

该团队的综合机械测试证明 AM-III 是迄今为止已知的最坚硬、最强的无定形材料,能够划伤钻石表面。

该材料具有半导体性,带隙范围为 1.5 至 2.2 eV,类似于常用的非晶硅。这种电子和机械属性的混合使 AM-III 成为开发将光转化为电能的光伏技术的科学家的一个有吸引力的提议,就像在太阳能电池中看到的那样。

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