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几个世纪以来,金刚石一直以其独特的物理、化学性能受到全世界相关科学家的高度关注。日前,武汉大学物理科学与技术学院潘春旭课题组通过放电等离子烧结法(SPS)在低温低压条件下成功实现了碳纳米纤维(CNFs)到金刚石的转化。相关成果近期发表于《Scientific Reports》( 2015, 5, 13879)。
金刚石由于其超高的硬度、良好的导热性及高的传声速度,受到了广泛的研究。目前,已有许多方法合成金刚石,如高温高压( HPHT) 法、爆轰法及化学气相沉积法(CVD ) 等。将石墨转化为金刚石是目前合成金刚石的热点所在。虽然石墨在一定条件下可以转化成钻石,但其转化条件往往非常苛刻,如需要高温、高压,而且需要合适的催化剂等。有研究表明碳纳米管(CNTs)也能转化为金刚石,科学家已经利用化学气相沉积法、激光辐照法、高温高压法等方法成功将CNTs转化为金刚石。但这些方法都存在着产量低、成本高等缺点。课题组硕博连读生罗成志等人近日利用SPS技术成功地将具有“实心”非晶结构的CNFs转化为金刚石。该方法最大的优点是不需要高温高压等特殊条件,仅仅在1500 oC和常压条件下就能完成,因此大大降低了合成金刚石的成本。
该方法有望成为大规模、低成本制备金刚石的新方法。
文章链接:Diamondsynthesis from carbon nanofibers at low temperature and low pressure
图1 未经SPS处理的CNFs的形貌及微结构表征
图2 SPS处理后的CNFs的微结构表征
图3 SPS处理前后的CNFs的XRD和拉曼曲线对比
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