超高速激光脉冲在室温下将碳纳米纤维转化为钻石纤维

2019-01-29 来源:cnBeta.COM 发布:高端装备产业研究中心

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  据外媒报道,科学家此前估计地球深处或有千万亿吨钻石。在科学应用中,钻石可用作坚固的保护涂层和光学设备,但它在地球上的相对稀有性使其难以获得。现在,北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究人员已经展示了一种将碳纳米纤维和纳米管转化为钻石纤维的新方法,这种方法可以比现有技术更容易在实验室中进行。

 

  在自然界中,钻石是在地球深处锻造的,在那里碳受到高压和高温的影响,因此制造它们的人造方法需要类似的条件才能发挥作用。并且涉及该过程的设备可能非常麻烦且耗能。相比之下,NCSU团队开发的新技术显然可以在室温和常压下完成。首先,碳纳米纤维被持续仅100纳秒的激光脉冲击中,立即将碳加热到约3727°C(6740°F)并融化。

 

  通常,热量足以蒸发碳,这显然不是理想的结果。为了阻止这种情况,该团队使用了蓝宝石、玻璃或塑料聚合物基材,这足以限制热流以防止相变。然后快速冷却材料,使其结晶成钻石。

 

  这个过程可以创建用于电子甚至量子计算机的钻石纳米纤维,或者用碳纳米纤维来获得小钻石。在后者的情况下,可以使用化学气相沉积等更传统的技术来制造更大的钻石结构。以这种方式创造的结构可能最终成为增强工具或珠宝的涂层。