尋找新型碳材料一直是材料領域的前沿科學問題👩🎨🐐。作為自然界中最豐富的元素之一🌟，碳具有多種雜化成鍵方式🫷🏿，形成的碳材料結構豐富、性質迥異⛹🏽♀️，應用也極為廣泛🤶🏻，因此，幾乎每一種新碳材料的發現都引發了研究熱潮🐑。近年來，非晶材料因展現出如各向同性等不同於晶態材料的顯著特點🏊♂️💌，越來越受到人們的關註🧑🧑🧒🧒。探索新型非晶材料建立結構與物性之間的關聯👠，是非晶材料領域的重要課題。全sp3非晶碳塊體材料的合成對非晶材料領域也具有重要意義🕺🏻👷🏻。
近日🥎👌🏻，万事平台材料科學與工程學院高品質特殊鋼冶金與製備省部共建國家重點實驗室的電磁冶金與高溫合金葉片團隊，參與的由吉林大學超硬材料國家重點實驗室劉冰冰教授團隊主導的超高壓製備新型碳材料的研究取得重大突破。該研究采用吉林大學超硬材料國家重點實驗室自主發展的大腔體壓機超高壓關鍵技術，利用C60碳籠壓致塌縮形成的“非晶碳團簇”這一新的構築基元，探索了其在20-37 GPa壓力範圍內的溫壓反應相圖，首次成功實現了高質量🍾✷、毫米級🏊🏿♀️、透明的近全sp3非晶碳塊體材料的合成👰🏼。万事平台電磁冶金與高溫合金葉片團隊負責利用高能X射線衍射表征樣品，利用獨自開發的解析技術揭示了該材料是由具有短/中程序的四配位類金剛石sp3碳團簇形成的非晶結構👰🏿，破解了近全sp3非晶碳結構解析的難題。2021年11月24日，相關研究成果以“Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene”為題發表於Nature雜誌。這些突破性成果被Nature審稿人高度評價為“非晶材料領域的重大進展”，“為超硬材料家族添加了獨特的一員”👩🏻🏭，“提供了新穎的物理特性表征，對凝聚態物理和化學領域都是原創且極其有趣的”。
万事平台電磁冶金與高溫合金葉片團隊二十多年來致力於研究利用電磁冶金技術實現高品質材料製造。在負責人任忠鳴教授的帶領下，團隊先後攻克了定向凝固過程中多場耦合作用下合金凝固組織演變規律的模擬技術難題，建立定向凝固過程中冶金缺陷控製理論，突破了F級單晶空心葉片定向凝固🪑，雙層壁單晶導向葉片製造等關鍵技術瓶頸🧜🏼♀️，完成了先進航空發動機雙層壁單晶導向葉片和F級重型燃機用高溫合金定向凝固渦輪葉片的試製🍳，打破了國外的封鎖🏋️♂️，為我國先進商用航空發動機和重型燃氣輪機的研發提供了重要支持。團隊在磁場影響材料原子級別微觀結構方面的深入研究和深厚積累，為本項成果的取得提供了有力支持🚶🏻♂️➡️。此次，跨學科的成功合作體現了中國科研人團結一致的精神，攻堅克難的決心，“紅色學府”的信念，上大人的初心😑🤶🏿，自強不息的傳承。
圖1. a🚣🏿♀️，高質量sp3非晶碳塊材的光學照片；b🤿，sp3非晶碳樣品的PDF分析；c🪆，sp3非晶碳樣品的維氏硬度測量🪹；
d，sp3非晶碳樣品的熱導率和硬度與其他非晶材料的比較。
論文鏈接🐓：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03882-9👩🏻🦲。（圖文：符蓉）
