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超高速激光脉冲在室温下将碳纳米纤维转化为钻石纤维

2019-01-25 14:15
光与世界
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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,人造钻石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。

日前,北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究人员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,可在室温和常压下完成。

首先,将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。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,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;还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。

相关研究结果已发表在《Nanoscale》杂志上。

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