河北新聞網(wǎng)訊（河北日報(bào)記者馬利、桑珊 通訊員張春祥）近期，燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室田永君院士團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)交叉力學(xué)中心楊衛(wèi)院士團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)了金剛石的超高彈性應(yīng)變（拉伸強(qiáng)度）和室溫位錯(cuò)誘導(dǎo)的塑性變形，這意味著金剛石材料的韌性和塑性有望進(jìn)一步提高。研究成果相繼發(fā)表在Nature子刊及Cell子刊上。

　　金剛石是自然界已知的最硬材料，被廣泛應(yīng)用于珠寶、機(jī)械、半導(dǎo)體、對(duì)頂砧以及新型微納操縱等行業(yè)和領(lǐng)域，是不可或缺的戰(zhàn)略性材料，尤其受到工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。然而，室溫下金剛石塊材極易脆斷，實(shí)測彈性應(yīng)變不足2%，傳統(tǒng)更認(rèn)為其不具備塑性變形能力，這些特征嚴(yán)重限制了金剛石的潛在應(yīng)用。

　　燕山大學(xué)與浙江大學(xué)合作，憑借自主研發(fā)的原位微納米力學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在透射電鏡下對(duì)金剛石納米針進(jìn)行了原位彎曲實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明金剛石納米針的最大拉伸應(yīng)變對(duì)尺寸、晶向及表面粗糙度有很大的依賴關(guān)系。

　　團(tuán)隊(duì)在金剛石納米針中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)13.4％的可回復(fù)拉伸應(yīng)變，對(duì)應(yīng)的拉伸強(qiáng)度達(dá)125 GPa，突破了之前業(yè)界普遍認(rèn)為的理論強(qiáng)度，刷新了實(shí)驗(yàn)獲得的金剛石最高強(qiáng)度值。如此大的彈性應(yīng)變可以大范圍地調(diào)控金剛石的帶隙，將進(jìn)一步推動(dòng)金剛石作為新一代理想半導(dǎo)體材料在柔性光電子器件、生物傳感器和納米機(jī)械操縱器等方面的應(yīng)用研究。

　　隨后，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的納米孿晶金剛石作為壓頭，成功實(shí)現(xiàn)了單晶金剛石微納柱體的單軸壓縮。研究結(jié)果表明微納尺度金剛石單晶已表現(xiàn)出良好的彈性以及一定的塑性變形能力，改變了研究者對(duì)金剛石機(jī)械性能的傳統(tǒng)認(rèn)知，為未來通過尺寸及組織結(jié)構(gòu)調(diào)控提高金剛石材料的韌性和塑性提供了科學(xué)依據(jù)。