燕山大學團隊合成出「壓縮玻璃碳」

近日，田永君課題組的趙智勝教授等人與國內外科學家合作，以玻璃碳為初始原料，利用高壓配合較溫和的溫度條件合成出了一種新型碳的同素異形體。由於它保留了玻璃碳的一些結構特徵，故被命名為「壓縮玻璃碳」。其研究成果在線發表於《科學進展》。

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眾所周知，石墨在高壓下可以直接轉變成超硬的金剛石。對於高溫高壓截獲的亞穩相，其晶體結構往往跟初始前驅體的結構、壓力溫度條件以及載入或卸載方式密切相關，這為探索新奇的碳材料提供了機會。

研究人員表示，壓縮玻璃碳同時具備石墨和金剛石的成鍵特徵，是一種由sp2和sp3混合雜化的新型碳材料。在高壓合成環境下，玻璃碳內部無序的層狀石墨烯通過多種方式彎曲、鍵合、交聯在一起，形成了一種長程無序、短程有序的空間架構。

這種碳材料具有奇異的性能組合：密度和導電性與石墨相近；壓縮強度明顯高於金屬和陶瓷材料，比強度達碳纖維、聚晶金剛石、碳化硅和碳化硼陶瓷的2倍以上；硬度與寶石相當，可刻劃碳化硅單晶；局部變形的壓入彈性恢復率在70%以上，也明顯高於金屬和陶瓷材料，甚至高於形狀記憶合金和有機橡膠。

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