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金刚石合成新技术研究取得进展

2020-09-10 17:23 亿宏磨具 次阅读

坚硬的材料,具有出色的光、电、热、机械和电子特性。美国路易斯安那理工大学Kasra Momeni研究团队研究了一种新的合成技术,从多层石墨烯合成氨纶和金刚石薄膜,合成时压力远远低于石墨/金刚石转变压力。这里使用了分子动力学技术,其研究结果表明,结合使用剪切和轴向压缩时,多层石墨烯/金刚石转变压力显著减小(减少了两倍)。多层石墨烯的剪切形变降低了相变能垒,扮演了热扰动作用,其本身促进了金刚石的形成。该研究还发现转换应变和应力对温度的依赖性相对较弱。块状石墨的应力-应变曲线在一定温度下呈指数下降。

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Figure1. 在压缩和剪切共同作用下形成金刚石。(a)实验装置示意图;(b)石墨和HD混合相压缩后的SEM图;(c)纳米晶体CD的TEM图;(d)石墨与形成得金刚石的强度光谱比较;(e)立方金刚石纳米晶的HRTEM图和FFT分析;(f)正交金刚石晶体的HRTEM以及FFT(右上)和SAED(左下)图。

Figure2. 建模系统的结构和配置。(a)ABAB堆叠的多层石墨烯顶视图。(b)多层石墨烯结构的不同堆叠方式。

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Figure3. 对于8L石墨烯系统,在0K(a)和600K(b)下于不同压缩应变时,石墨的能量与剪切应变的函数关系;(c)和(d)表示了图(a)和(b)中选定点相对应的结构。

Figure4. 块状石墨模拟结果。(a)轴向压缩载荷的应力-应变曲线。在应力-应变曲线中可以检测到转变应变。(b)块状石墨在不同温度下的转变应力与剪切应力得函数关系。

Figure5. 对于多层石墨烯系统,在轴向压缩下,转变应力和应变随温度的变化情况。石墨烯/金刚石相变的(a)转变压力和(b)转变应变。

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该研究工作由美国路易斯安那理工大学Kasra Momeni研究团队于2020年发表在Carbon期刊上。

原文:Shear-induced diamondization of multilayer graphene structures: Acomputational study。

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