除了氮化硅,世界上三种最硬的材料还有哪两种?
近日,世界上最硬的新材料氮化碳(β-C3N4)问世,迅速引起了世界各国科学界和工程界的强烈反响和极大震动。
1993年7月,美国哈佛大学传来一条轰动的科技新闻:用激光溅射技术研制成功氮化碳薄膜。分析表明,新材料具有β-C3N4结构,具有这种结构的晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石晶体,成为第一种超硬新材料。
1989年首次从理论上预言了制备氮化碳的实验,四年后成功。在分析了一系列超硬材料的结构后,如最硬的材料金刚石,其体弹性模量B高达435GPa (GePa),立方氮化硼B=369GPa,以及硬度相对较低的超硬材料如碳化硅(SiC),碳化硼(B4C),氮化硅(Si3N4),发现对β-Si3N4已经有了大量的研究成果,那么用C代替Si会产生什么样的结果呢?计算表明,所得数据令人振奋,β-C3N4晶体的体弹性模量为B=483GPa!材料的体积弹性模量b是表征材料硬度的宏观物理量。首次从理论上预测氮化碳的硬度可能高于世界上最硬的金刚石。
在自然界中,至今没有发现天然的氮化碳晶体,但在1993年,这种硬度高于金刚石的新材料在实验室中被人工合成。这一轰动事件一经《美国科学》和《纽约时报》报道,便成为轰动一时的科技新闻,立即引起了世界材料界的关注。所以全球很多实验室都开展了这项研究,一时间形成了热潮。在研究机构、国防部门和公司的合作下,一些实验室很快取得了良好的成果。这有力地表明了在高科技发展过程中学者和企业家之间合作的重要性。