近日，燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授田永君領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與多家科研機(jī)構(gòu)合作，利用高溫高壓技術(shù)成功合成出超高硬度的納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼塊材。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期的《自然》雜志。

據(jù)介紹，立方氮化硼是一種重要的超硬材料，在鐵基材料加工行業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。但令人遺憾的是，人工合成立方氮化硼單晶的硬度還不到金剛石單晶的一半。而材料學(xué)中的霍爾—佩奇（Hall－Petch）關(guān)系顯示，多晶材料硬度隨晶粒尺寸減小而增大。因此，合成納米結(jié)構(gòu)立方氮化硼已成為提高硬度的有效手段。

此前，利用類石墨結(jié)構(gòu)氮化硼前驅(qū)物在高溫高壓下的馬氏體相變，科學(xué)家們已合成出最小晶粒尺寸為14納米的納米晶立方氮化硼。

田永君及其合作者——吉林大學(xué)超硬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授馬琰銘、美國芝加哥大學(xué)教授王雁賓和河北工業(yè)大學(xué)教授唐成春等人在最新實(shí)驗(yàn)中，用一種具有特殊結(jié)構(gòu)的洋蔥氮化硼為前驅(qū)物，成功地合成出透明的納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該物質(zhì)孿晶的平均厚度僅為3.8納米，硬度達(dá)到甚至超過人工合成的金剛石單晶，斷裂韌性高于商用硬質(zhì)合金，抗氧化溫度高于立方氮化硼單晶本身。這些優(yōu)異的綜合性能表明納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼將成為一種工業(yè)界期盼已久的刀具材料。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該研究成果突破了人們對材料硬化機(jī)制的傳統(tǒng)認(rèn)識，向人們展現(xiàn)了合成高性能超硬材料的新途徑——獲得超細(xì)納米孿晶結(jié)構(gòu)。