人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

含有微量硼元素的石墨对金刚石合成影响的研究

实验表明,在合成原料石墨中掺杂含硼材料可以合成出含硼金刚石。因此,了解这些摻杂物对高温高压金刚石合成过程及其存在形式和特征,对于进一步研究这种金刚石的形成机理以及有关性能方面的一些问题和对原料石墨进行选择是十分必要的。本文报道掺杂硼化物原料石墨合成金刚石的若干研究简况。     

金刚石合成中的胶体观点

近几年来,关于溶剂一催化剂作用下的人造金刚石形成机理,如文献[1]所述,较多的学者认为,除考虑溶解在熔融金属中的碳原子转化外,应充分考虑“溶解”在熔融金属中石墨结构的原子集团向金刚石结构的原子集团的转化过程,提出了各种催化转化的模型。等从金刚石成核的动力学角度讨论胶体大小的石墨微粒转化为金刚石的可能性.本文通过分析高温、高压下石墨和熔融过渡金属的相互分散过程,提出了形成正电性胶体溶液的观点.     

像金刚石一样硬?

金刚石晶莹剔透,光彩夺目,是为世人梦寐以求的宝石之最。但是,金刚石除了能唤起人们的神秘感和浪漫情怀之外,它还具有其另外的世俗之一面:在工业上使用。金刚石的非凡硬度,使其在切割和打磨其他硬质材料、增强制造工具的耐久性方面,具有无可替代的地位。 乍看一粒金刚石,很难令人相信,其生成物质与一支石墨铅笔芯、一块松软的煤炭没有两样。金刚石的碳原子按刚硬的晶体结构排列,而石墨的碳原子却形成光滑扁平的薄片。 1955年,美国通用电气公司的科学家通过对石墨施加极高压力的方法,首次制得合成金刚石。用这种方法制成的金刚石,像砂粒一样细微,所以其最好的工业用途是作磨料。 但是,金刚石作为一种切割工具,亦非万能。比方说,用金刚石切割钢就不太顶用。钢基本是铁与碳的混合体,遇到高温,铁就变得像吸附碳的海绵一般,与金刚石中的碳     

超高压下生长多晶金刚石

大颗粒多晶金刚石已迅速应用于地质、冶金和石油钻探等工业部门中。目前在高温高压下制作大颗粒多晶金刚石,通过两种途径:一种是由石墨合成金刚石,再由金刚石微粉烧结而成。另一种,则是直接由石墨一次长成多晶金刚石。前一种方法已由科研进入到广泛的工业生产,而后一种,虽然开始得早,由于技术困难等原因,仍处于科研的实验阶段。探索这种金刚石的生长条件和机制,在理论和生产应用上都有其重要意义。本文就生长多晶金刚石的一些实验结果和扫描电镜观察分析,作一初步研究报道。     

人造金刚石晶体的生长机制

一、引言金刚石晶体具有某些优异的性能,是近代科学技术上引人注目的一种重要原材料,是固体物理学超高压高温下物质相变与新材料合成等研究工作中值得重视的一个对象。自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方金刚石和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如无定形碳和石墨)等两类。人造金刚石就是通过改变压力、温度等条件,使非金刚石晶型     

碳60——化学、物理学、材料科学的最新重大发展

长期以来,石墨和金刚石被认为是纯碳仅有的两种同素异构体,1985年9月碳60的首次发现打破了这一概念。6年多来的研究已经确证这种由60个碳原子组成的球状碳分子是继石墨和金刚石之后发现的第3种纯碳形态。然而这一发现的意义远远不止于此。     

氢气在氢-氧-乙炔火焰法合成金刚石薄膜中的作用

金刚石薄膜的研究进展很快,利用富乙炔的氧(O_2)-乙炔(C_2H_2)火焰在大气中沉积金刚石是一种简单的快速沉积金刚石的方法。 在用O_2-C_2H_2火焰沉积金刚石时,两种气体的体积比O_2/C_2H_2≤1,合成条件十分苛刻。发现所合成出的金刚石膜中还有石墨     

人造金刚石晶体生长机理和提高质量座谈会

在毛主席革命路线指引下,在批林整风运动推动下,人造金刚石晶体生长机理和提高质量座谈会由一机部主持于1973年6月19—27日在郑州召开。参加会议的有工厂、科研单位和高等院校等几十个单位的代表共98人。会议学习了马、恩、列、斯和毛主席有关科学技术工作的部分论述,畅谈了我国人造金刚石发展的大好形势,总结交流了近几年人造金刚石生产、科研和探讨人造金刚石晶体生长机理的经验,明确了研究方向,组织协调了近期科研任务。     

单根碳纳米管的“基因”编辑

<正>碳元素在自然界中分布广泛,“有机碳”构成有机物和生命体的分子骨架,“无机碳”可形成立方结构的金刚石和六方结构的石墨.以石墨六元环为基本单元,还可组成多种低维碳纳米材料,如零维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯、石墨炔等.碳纳米管是日本科学家饭岛澄男于1991年在透射电子显微镜(TEM)下发现的[1].碳纳米管的直径为纳米尺度,     

人造金刚石低压合成的非平衡定态相图研究

人造金刚石能实现低压稳定的生长,同时可出现石墨的消蚀,对此无法用经典热力学来加以解释.用非平衡热力学耦合理论,可以对人造金刚石的低压合成作出明确的回答.对恒温恒压反应过程,用Gibbs自由能,(G)的变化来判断反应方向.(1)C(石墨)=C(金刚石);低压下,△G_1>0;反应自发地向左方.(2)H~*=1/2H_2,△G2<<0;反应强烈趋向于右方.反应(1)与(2)发生热力学耦合时,(3)=(1)+χ(2),C(石墨)+χH~*=χ/2 H_2+C(金刚石),只要耦合参数χ不是很小,△G_3=△G_1+χ△G_2<0;反应将趋向于右方.所以,有足够超平衡浓度     

由金刚石和石墨所想到的

金刚石和石墨本出一源.化学向人们揭示了它们的共同元素--碳,导致差异的是不同原子的排列,以及它们的互化.     

在高温状态下TG64型石墨的碳—碳键长及力常数的研究

一、引言 石墨在高温下的特性已有许多人利用X光衍射的方法进行了研究。Fitzer给出了利用石墨平面内碳原子间E_(2g)振动模的频率来计算sp~2键的键长公式,该模型在常温下与实际符合的较好,但在高温下是否适用呢?本文利用X光衍射和拉曼光谱研究了用于合成人造金刚石的TG 64型石墨在高温下键长随温度的变化规律,指出用Fitzer模型在高温下计算石     

金属包膜的结构与铁基触媒合成金刚石的生长

利用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）研究了金属包膜的微观结构和表面形貌。结果：表明，石墨在包膜内完成了结构的转变，但不是金刚石结构；在靠近金刚石的内层包膜内发现γ-（Fe,Ni）的（11^-1^-）晶面与Fe3C的（100）晶面平行；包膜表面有锯齿状的AFM形貌，这与所对应的金刚石表面形貌相吻合。结合上述的平行关系和锯齿状形貌分析认为，Fe3C可能在金刚石生长过程中是一过渡相，γ-(Fe,Ni)吸引层状碳原子集团从Fe3C中脱溶，然后堆积在金刚石上。     

第二种人造超硬材料——立方氮化硼

一、立方氮化硼(CBN)发展简史人类接触天然金刚石已经有相当长的历史了。其规则的晶形、光彩夺目的色泽使它成为宝石之冠。当人们充分意识到它的超硬特性的价值之后,天然金刚石便作为工具获得应用。鉴于天然金刚石产量的稀少,长期以来,促使人们进行各种人工合成的试验。随着超高压技术的进步,这一努力终于在1953年依靠高温高压手段首先获得成功。用普通的石墨合成出具有天然金刚石超硬特性的人造金刚石,使人们在超高压与新材料之间关系上有了进一步的认识,鼓舞了人们去从事第二种、第三种新型超硬材料的探索。     

碳-60新材料及其纳米结构特点

不少科学家最近将他们的注意力转向碳-60。这一方面是由于碳-60在结构上意义极不寻常,它是金刚石和石墨以外的第三种碳的结晶形式;另一方面是由于碳-60类材料在     

添加剂硼对合成Ib型宝石级金刚石单晶的影响

通过将一定比例的无定形硼粉加入到石墨-KOV触媒体系中, 在SPD6×1200型国产六面顶压机上利用温度梯度法成功合成出含硼Ib型宝石级金刚石单晶. 全面考察了添加剂硼对Ib型宝石级金刚石单晶的影响, 包括晶体的生长特点、晶体的形貌和氮含量. 通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及红外吸收光谱仪(IR)对合成出的含硼Ib型宝石级金刚石进行表征. 结果显示: 随着掺硼量的增加, 晶体的{111}面生长区域变宽, 而{100}变窄甚至消失; 当更多的硼原子进入金刚石晶格之中, 晶体颜色将变黑, 晶体缺陷增多, 晶体的氮含量也将下降. 本文的研究结果将促进含硼Ib型宝石级金刚石大单晶的技术开发和研究.     

动手做一个碳60分子模型

获得诺贝尔奖的重要发现 碳60是晶状炭单质的第三种形态——群集态。虽然很久以前在宇宙光谱中就发现了它,但是在地球上有没有呢?有人曾武断否定,“从X射线衍射分析可知,碳只有金刚石和石墨两种同素异形体,无定形炭都是纯度不等的石墨物质”。 1985年人们在宇宙尘埃质谱图上确认质荷比720峰就是碳60     

来自C60分子简易合成的研究兴趣

除金刚石和石墨外,第三种形态固体碳的存在目前似乎无可争辩,在亚利桑那大学和德国马克斯普朗克(Max Planck)研究院核物理研究所,协作研究的物理学家们已能合成可回收批量的固态物质Buckminsterfullerene(又称"巴基球")一种具有英式足球     

大别山、苏鲁地区榴辉岩中新发现的微粒金刚石

以往只在大别山东段安徽省境内新店一带大理岩中榴辉岩内发现过微粒金刚石. 近两年来, 相继在苏鲁地区的毛北、大别山东段新店、老油坊以及北部百丈崖榴辉岩的岩石薄片中和黄尾河榴辉岩的重砂样中发现了微粒金刚石. 薄片中金刚石以包体形式产在石榴子石中, 或产出在石榴子石的颗粒之间. 苏鲁地区的3颗微粒金刚石晶体直径分别为30, 60和120 μm; 晶形似为八面体以及和立方八面体. 安徽省潜山县新店一颗微粒金刚石的直径180 μm, 环带结构, 中心为八面体, 环带似为立方八面体的六边形. 新店附近的老油坊榴辉岩中的退变微粒金刚石, 为晶形不明显的集合体, 大部分退变为石墨. 超镁铁岩带内百丈崖榴辉岩中微粒金刚石由2 ~ 3个单颗粒组成直径70 μm×90 μm 的集合体, 黄尾河榴辉岩重砂样中发现有直径50 μm不完整四面体的微粒金刚石. 所有上述各地的微粒金刚石都由Raman光谱证实. 微粒金刚石和其他证据都证明超镁铁岩带与其南部已经证实的超高压变质带一样, 也经历过超高压变质作用, 从而为所建立的大别山几何结构提供了更为确切的证据.