科学家竞相研究C_(60)球状碳分子——C_(60)的发现及其意义

纯碳有几种形态? 碳是自然界最丰富和最重要的元素之一,凡是有机物都含有碳,但以纯碳形式存在的物质却不普遍。至少在80年代中期之前,人们只知道纯碳仪有两种同素异构体,即石墨和金刚石。石墨是人类最早认识的纯碳形态,天然石墨就是纯碳组成的矿物,它存在于古老的结晶岩中。石墨的名称最早是因它可以用来写字而得的。后来陆续发现,它还可用于制备坩埚、铸模涂料、润滑剂、抛光剂、弧光灯、电池、碳纤维等,用途极为广泛。金刚石的发现很早,公元前8世纪印度就发现了天然金刚石。但那时谁也不知道它是纯碳组成的。天然金刚石资源稀少,大多存在于深度超过120千米的原生岩石中,开采十分困难,价格昂贵,难以在工业上广泛应用。直至1797年,英国人S·坦南特才揭示,金刚石是纯碳组成的。经过100多年的努力,美国和瑞典相继在本世纪50年代制造出人造金刚石,并投入工业生产。     

爆轰过程中游离碳的状态研究

目的 研究高密度负氧平衡炸药爆轰过程中游离碳的状态。方法 结合爆轰合成纳米金刚石数值结果以及对固相爆轰产物的实验研究,对爆轰过程中游离碳的状态进行讨论。用具有明确物理意义和纯石墨,金刚石,超微金刚石和类液碳的状态方程对多种炸药的爆速进行计算。结果与结论 用超微金刚石和类液碳的状态方程比用纯石墨和金刚石的状态方程预报的炸药爆轰参数更接近实验值,证明高密度负氧平衡炸药爆轰时ＣＪ点上游离碳主要是以液态或     

石墨改性Ni60A钎焊金刚石机理及其力学性能研究

针对Ni60A制备钎焊金刚石砂轮时金刚石热损伤严重、砂轮基体变形严重等问题,采用不同质量分数的石墨改性Ni60A钎焊金刚石,研究了石墨对Ni60A钎焊金刚石成型机理及力学性能的影响.结果表明,Ni60A中添加石墨钎焊金刚石,经王水腐蚀后,金刚石表面形成Cr_3C_2(片状)、Cr_7C_3(柱状中空)、共晶石墨(丝状)和金属化合物;随着Ni60A中石墨含量增加,金刚石表面形成石墨和非晶态碳的含量、金刚石内残余应力(拉应力和压应力)的最大值均减小,钎焊层的硬度降低;钎焊层组织为γ-Ni固溶体以及均匀分布的金属化合物和无序分布的石墨.     

超硬纳米类金刚石膜的结构特点及其形成机制的探讨

研究了超硬碳膜的力学性质、波谱性质及结构性质 ,指出有一种无氢类金刚石膜是由石墨碎片、布基葱和金刚石晶粒以新型的共价键组成的网架结构 ,具有良好的力学性能 .由于石墨碎片中的π键变形 ,石墨碎片和布基葱边缘的不饱和悬键与金刚石晶粒周围的悬键结合成新型的共价键 .金刚石晶粒只能由激发态碳原子在非平衡重组过程中产生 ,而石墨碎片既可以在碳原子重组过程中产生 ,也可以在蒸发石墨过程中产生 .     

点“石”成“金”—用爆炸法由石墨人工合成金刚石简介

石墨和金刚石，在自然界中都是由游离碳组成，只是组成的结构不同。石墨在高温的条件下，可以人工合成金刚石。用炸药爆炸的方法要以造成高压高温的条件。国外资料表明，用爆炸法人工合成金刚石，投资少，不要厂房。不需昂贵设备，效益巨大，市场前景广阔。     

高温高压下石墨变金刚石的晶粒对应关系和提高合成金刚石粒度与强度的一个途径

石墨直接转化为金刚石的微观机理认为,石墨晶体并不需要拆散成单个原子,就可以整体地转化成金刚石晶体。在一般磨料级生产的工艺中,石墨转化成金刚石的主要方式是直接转变。因此,选用石墨化程度高、晶粒大、晶形较完整缺陷少的石墨,将有可能合成晶粒较大、晶形较好、强度较高的金刚石。本文从实验上证实了这种对应关系,并由此提出提高粒度和强度的一个途径。     

活性碳,碳黑,石墨与金刚石晶种的生长

介绍了活性碳、碳黑与石墨在过剩压驱动下金刚石晶种的生长．对两种无定形碳以及石墨在触媒中的分散溶解输运与再结晶进行了观察，对活性碳、碳黑在金刚石晶种生长中的机理作了探索性的讨论．三种碳片上的晶种均有明显长大，无定形碳作晶种生长的碳源是可行的     

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟，用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数，用动力学有限元程序DYNA2D模拟爆轰产物的膨胀过程，按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程，同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化。计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率，长大线速度，石墨化率，金刚石得率及粒径分布等信息，对计算结果进行分析和讨论。     

PETN炸药爆轰参数的数值模拟

用吉布斯自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解PETN炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近.用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算碳的Gibbs自由能,以WCA状态方程作为爆轰气相产物的物态方程,对PETN炸药爆轰参数作了预言,爆轰CJ点的爆速、爆压和爆温的计算结果与实验值吻合得很好.     

CVD金刚石膜场发射机制的探讨

通过分析CVD金刚石膜的结构,对CVD金刚石膜的场发射机制进行了研究,结果表明金刚石膜内含有一定数量的石墨,当电子通过石墨时从石墨的电场中获得能量增大了电子隧穿金刚石晶粒的系数,据此提出了金刚石膜内石墨相增强电子隧穿金刚石颗粒以增强金刚石膜场电子发射的机制,并且根据该机制解释了一些实验现象。     

纳米金刚石的爆炸生成

纳米金刚石的爆炸生成人造金刚石的方法除了已为人们熟知的石墨高压相变法和近年来发展很快的化学气相沉积法外，在８０年代中期又出现一种较新的方法，即炸药爆炸法。这个方法的原理是：富碳炸药在爆炸时，其中多余的碳，即不能被炸药中的氧氧化的那部分碳，在爆炸产生的...     

石墨衬底生长高质量金刚石膜的优势

石墨衬底上可以沉积出晶体取向性较强的(220)织构的金刚石膜,这种金刚石膜的热导率高、断裂强度大;石墨衬底上沉积金刚石形核致密、速度快;石墨上沉积的金刚石膜纹理缺陷少。对石墨衬底的这些优势做了比较详尽的分析。     

高温高压下无定形碳向金刚石结构转变的研究

碳素材料是合成金刚石的原料。人们对熔媒参与下,石墨向金刚石转变研究得最多,并对这一转变过程提出了不同的解释。本文以无定形碳为碳源,来探讨其向金刚石的转变过程。通常使用石墨而不用无定形碳作碳源来合成金刚石,其原因在于无定形碳不具备直接转变成金刚石所必须的结构。实验表明:无定形碳向金刚石转变必须经过石墨化。无定形碳的石墨化过程是:构成三维排列的石墨晶体结构和石墨晶粒的长大。     

多晶石墨材料中的微晶与人造金刚石的合成

本文测量了合成金刚石用的几种多晶石墨材料的微晶尺寸和石墨化程度。结果表明:样品的石墨化程度与微晶尺寸没有直接关系。用透射电镜观测到了人造多晶石墨材料中类金刚石结构的微晶的存在。静压法合成金刚石的结果表明:除去工艺方面的原因外,人工合成金刚石的晶粒大小与石墨材料中微晶的尺寸有关。     

聚晶用石墨发热体的煅烧温度对聚晶相对耐磨性的影响

本文通过对聚晶金刚石用石墨发热体煅烧后吸附及压缩性能的观测,对比了以煅烧和未煅烧石墨发热体合成聚晶金刚石的相对耐磨性,结果表明以煅烧后石墨发热体合成的聚晶金刚石的相对耐磨性比未煅烧者高几倍,最高相对磨耗比达10万以上,改善了聚晶金刚石的性能,同时也从一个侧面为制造合成聚晶金刚石专用石墨提供了依据。     

高温高压下石墨变金刚石的结构转化机理

本文从容观事物内部矛盾的斗争及其在特定条件下可以相互转化这一基本观点出发,从分析石墨、金刚石和触媒物质三者的结构和原子间的相互作用入手,提出了一个高温高压下石墨变金刚石的结构转化机理。 本文认为,在一定条件下,石墨中碳原子的sp~2π杂化状态可以转化为sp~3杂化状态,从而使石墨变成金刚石。这就是石墨具有在一定条件下可以转变成金刚石的内在矛盾性,也是结构转化机理的理论基础。由此出发,说明在一定条件下,石墨既可以通过溶解扩散过程,又可以通过直接转变过程转变成金刚石,并给出了在无触媒及有触媒作用的情况下,石墨转化为金刚石的微观机理图象。提出了如何选择触媒与石墨的指导原则。同时还提出了一个在目前生产金刚石常用的合成方法中,如何进一步提高晶粒度和强度的途径。     

C60——21世纪新材料的主角

碳是自然界的基本元素,但是自然界纯粹以碳组成的分子结构,过去只发现两种,一种是石墨,另一种是金刚石。80年代中期,德国科学家罗尔芬和美国科学家理查德·斯莫利等发现了由纯碳组成的第三种分子结构碳60(C60)。C60是由60个碳原子组成的分子结构。它像一个由12张正五角形和20张正六角形的皮张缝制     

基于金刚石热历史的超硬磨具激光增材制造工艺与组织性能优化

超硬磨具激光增材制造过程中,金刚石极易受到激光直接辐照和高温熔池的影响,出现石墨化等热损伤现象.选取典型的金刚石磨具用金属结合剂CuSn10粉末,采用粉末床熔融（Powder Bed Fusion-laser Beam,PBF-LB）技术制备CuSn10-金刚石复合材料;围绕高能激光束和高温熔池两个影响增材制造过程中金刚石颗粒性能的关键因素,以单颗金刚石颗粒为研究对象,通过有限元模拟分析构建金刚石颗粒的温度场模型,反映了金刚石颗粒在PBF-LB中的热演化过程;阐明了PBF-LB过程金刚石的热损伤机制,发现金刚石发生石墨化转变并不是由激光的直接辐照造成的,而是由高温熔池的热影响导致,CuSn10-金刚石复合材料在PBF-LB过程中石墨化的临界温度为1 491.6 ℃. 建立了PBF-LB工艺-金刚石颗粒温度-石墨化程度-摩擦磨损性能的定量关系,发现随着金刚石颗粒温度的增加,其石墨化程度增加,严重损害了复合材料的摩擦磨损性能.     

人造金刚石化学提纯的卧式蒸馏装置

在金刚石合成过程中,试样中的石墨并不能全部都转化成金刚石。为了提取出纯净的金刚石,必须把合成棒中所含的石墨清除掉。通常采取的办法是用煮沸的高氯酸把石墨氧化掉。此方祛存在着一个严重的问题,即反应过程中排出大量有毒的气体,使周围的环境造成严重的污染,危害人们的健康和树木、农作物的正常生长。根据经验(此反应的确切过程、生成物等等,还不清楚),此种有毒的气体似乎就是酸蒸汽。在工厂中,每处理出100克拉的金刚石,就有数千毫升的高氯酸变成蒸汽排到大气中。我们就想用回     

放电电压对直流热阴极制备金刚石厚膜的影响

利用直流热阴极辉光放电方法制备出了高品质金刚石厚膜,生长速率达到20μm/h,生长厚度达到3mm.为了解其工作特性、优化沉积工艺,本文研究了放电电压对金刚石沉积速率和品质的影响.通过对扫描电镜、拉曼谱和XRD图谱分析得出,随着放电电压的增加,沉积速率呈下降趋势,电压在850～950V范围金刚石中石墨和非晶碳明显减少,晶粒均匀,表面晶向以(110)为主,金刚石薄膜的质量显著提高.