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科普:比钻石还硬的玻璃

发布:2024-08-25 浏览:36

核心提示:晶莹闪烁、价格不菲的钻石自然是世界最硬的物质,它本质上是一种碳晶体——金刚石。在衡量矿物硬度的莫氏硬度表中,金刚石位居榜首,莫氏硬度值为 10。相较之下,普通玻璃的莫氏硬度值只有 6。 不过,燕山大学的研究团队最近合成了一种新型玻璃,它的硬度超越史上任何一块玻璃,甚至可以划破钻石!严格来说,这种玻璃与我们熟悉的普通玻璃不是一回事。普通玻璃的主要成分是二氧化硅,而最硬玻璃的化学本质是碳,只不过它让碳从钻石的晶体态变成了类似玻璃的非晶体态,也就是“玻璃态”。晶体内原子的排列整齐规律,有固定的熔点。与之相反,非

晶莹闪烁、价格不菲的钻石自然是世界最硬的物质,它本质上是一种碳晶体——金刚石。
在衡量矿物硬度的莫氏硬度表中,金刚石位居榜首,莫氏硬度值为 10。
相较之下,普通玻璃的莫氏硬度值只有 6。
不过,燕山大学的研究团队最近合成了一种新型玻璃,它的硬度超越史上任何一块玻璃,甚至可以划破钻石!严格来说,这种玻璃与我们熟悉的普通玻璃不是一回事。
普通玻璃的主要成分是二氧化硅,而最硬玻璃的化学本质是碳,只不过它让碳从钻石的晶体态变成了类似玻璃的非晶体态,也就是“玻璃态”。
晶体内原子的排列整齐规律,有固定的熔点。
与之相反,非晶体内原子的排列杂乱无序,最多只能呈现局部的有序性。
这样的固体没有固定熔点,也常展现出一些晶体物质所没有的优良性能。
研究者将富勒烯(60个碳原子组成的足球状分子)晶体放在高温、高压的环境下,随着温度升高,碳的晶体结构开始逐步瓦解。
到了800°C,碳已经完全转变为玻璃态。
升温继续,此时玻璃态的碳原子又从完全无序的状态转变为局部的有序排布,碳原子之问也开始出现了类似金刚石中的化学键。
研究者将 1000°、1100°C 和1200°C 下的新型碳玻璃分别命名为 AM- AM-I 和AM-Il。
诞生于最高温的 AM-III展现出了最强的实力。
从结构上来说,它的密度最高局部秩序性最强。
从性能上看,它的硬度也最“无敌”:在高达70 GPa 的压力下依然不会出现裂痕,而且不易摔碎。
当研究者用 AM-1l刮金刚石的表面时,金刚石的表面出现了明显划痕,显而易见,AM-III比钻石还硬。
除了超高的硬度,这款玻璃还表现出不错的半导体性能。
或许在末来,它还能助光伏发电一臂之力。
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