纳米孪晶金刚石及其硬度限
报 告 人：田永君 教授 (燕山大学)
报告时间：2017年5月11日（星期四） 14:30-15:30
报告地点：过程大厦308会议室
主 办：无机功能材料课题组
报告人简介：田永君，男，1963年3月生。1994年于中科院物理所获博士学位。1996年作为洪堡学者在德国Jena大学从事两年合作研究。2001年被教育部聘为长江学者奖励计划特聘教授，2002年获得国家杰出青年科学基金，2008年获国家基金委创新研究群体基金。现从事新型亚稳材料的设计与合成领域的研究工作。在Nature、PNAS、PRL、JACS等刊物发表学术论文200余篇。获国家自然科学二等奖1项、教育部自然科学一等奖2项。纳米孪晶cBN和金刚石成果分别入选2013年度和2014年度中国科学十大进展和中国高等学校十大科技进展。
报告简介：天然金刚石自发现以来一直被公认为是自然界中最硬的材料。合成出比天然金刚石更硬的新材料一直是学术界和产业界的共同追求，而且这种追求依赖于可靠的设计理论。根据极性共价晶体硬度的微观模型，的确很难设计出比金刚石更硬的单晶材料。然而，多晶共价材料硬度与显微组织特征尺寸关系的建立，我们发现量子限域效应与霍尔佩奇效应将共同主导多晶共价材料在纳米尺度的硬化行为，纳米结构化仍将成为提高多晶材料硬度的有效手段，即使在发生晶界滑移的临界尺寸以下也是如此，这为持续提高现有超硬材料的硬度提供了可能。采用洋葱碳前驱体，我们成功地合成出极硬的纳米孪晶金刚石块材，平均孪晶厚度可以控制在几个纳米，揭示了纳米孪晶细化的物理机制。纳米孪晶金刚石的硬度、韧性和热稳定性均得到明显提高。在纳米尺度，硬度随孪晶厚度的变化符合多晶材料硬化模型。据此发现，与金属材料完全不同的是霍尔佩奇关系在纳米尺度仍然有效。为此，估计了纳米孪晶金刚石的最小孪晶厚度及其对应的硬度，为进一步提高纳米孪晶金刚石的性能提供了指导。
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