聚合钻石纳米棒

纳米级晶型钻石

聚合钻石纳米棒（英语：Aggregated diamond nanorods，又称钻石纳米棒聚合体，简称ADNR），是一种纳米级晶型钻石，又称纳米钻石（nanodiamond）或超钻石（hyperdiamond）。

简介

聚合钻石纳米棒（英语：Aggregated diamond nanorods，又称钻石纳米棒聚合体，简称ADNR），是一种纳米级晶型钻石，又称纳米钻石（nanodiamond）或超钻石（hyperdiamond）。聚合钻石纳米棒是于2003年由石墨的压缩制得的，也就是那次发现它比一般的钻石要硬得多，这使得它成为已知最硬的材料。后来，富勒烯的压缩也制得了这种物质，并证实这是已知最硬和最难压缩的材料，等温体积弹性模量为491GPa，而一般钻石的模量为442–446 GPa；这些数据是从X射线衍射数据中得出的，并说明聚合钻石纳米棒的密度比普通钻石高0.3%。同一个研究小组后来说：“聚合钻石纳米棒的硬度和杨氏模量与天然钻石相当，但具有更优的耐磨性。”

硬度

纯钻石的<111>晶面（垂直于立方体对角线的平面）用纳米钻石刻划测试时的硬度为167±6 GPa，而纳米钻石样品本身用纳米钻石刻划测试时硬度达到了310GPa。然而，这种测试只在刻划工具比测试样品更硬时才能得出正确结果。也就是说，纳米钻石的真实硬度可能略小于310 GPa。

制备

聚合钻石纳米棒可由压缩富勒体（英语：fullerite，富勒烯的一种固态形式）粉末制得，与上文所述方法有些类似。一种方法使用了金刚石压腔，在不加热的情况下对其施加大约37GPa的压力。另一种方法是，将富勒体先用较小的压力（2–20GPa）压缩，然后加热到300–2500 K的温度。聚合钻石纳米棒的超高硬度可能在上世纪90年代就有研究者报道。这种材料是一系列相互连接的钻石纳米棒所构成，各纳米棒直径为5至20纳米，长度大约为1微米。

参见

碳纳米管

碳纳米管（英语：Carbon Nanotube，缩写CNT）是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产的碳纤维中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。

富勒烯

富勒烯（英语：Fullerene）是一种完全由碳组成的中空分子，形状呈球型、椭球型、柱型或管状。富勒烯在结构上与石墨很相似，石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成，而富勒烯不仅含有六元环还有五元环，偶尔还有七元环。

钻石

钻石（古希腊文：ἀδάμας；法文、德文：Diamant；英文：Diamond），化学和工业中称为金刚石。钻石是碳元素组成的无色晶体，为目前已知的自然存在的最硬物质。

莫氏硬度

莫氏硬度，是一种利用矿物的相对刻划硬度划分矿物硬度的标准，该标准是德国矿物学家腓特烈·摩斯（德语：Friedrich Mohs）于1812年提出的。

莫氏硬度标准将十种常见矿物的硬度按照从小到大分为十级，即（1）滑石、（2）石膏、（3）方解石、（4）萤石、（5）磷灰石、（6）正长石、（7）石英、（8）黄玉、（9）刚玉、（10）金刚石。具体鉴定方法是，在未知硬度的矿物上选定一个平滑面，用上述已知矿物的一种加以刻划，如果未知矿物表面出现划痕，则说明未知矿物的硬度小于已知矿物；若已知矿物表面出现划痕，则说明未知矿物的硬度大于已知矿物。如此依次试验，即可得出未知矿物的相对硬度。

若某种矿物的硬度在两种标准矿物之间，则会用.5表示，例如黄铁矿的莫氏硬度为6.5。

需要指出，莫氏硬度是一种相对标准，与绝对硬度并无正比关系。

超硬材料

超硬材料（Superhard Material）是指硬度特别高的材料，可分为天然以及人造两种，前者主要包括天然的钻石（金刚石）、黑钻石，后者则包括聚合钻石纳米棒(ADNR)、化学气相沉积金刚石(CVDD)，以及现在研究较多的多晶立方氮化硼(PCBN)等。

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