中国の科学者、タングステン合金の6倍の強度を持つ「壊れない」ダイヤモンドを開発

中国科学院物理研究所、北京航空航天大学及其他研究中心的科学家们已成功将三维多壁碳纳米管（MWCNT）网络嵌入多晶金刚石基体中。所得复合材料保持高达91.6 GPa的维氏硬度，与单晶金刚石相当，同时平均断裂韧性达到31.9 MPa·m1/2，最大测量值为36.4 MPa·m1/2——约为典型单晶金刚石的5至6倍，并且显著超过了多种钨合金的断裂韧性。研究人员使用了粒径为0.8–1.3微米的金刚石粉末和具有10–20纳米外径、5–10纳米内径以及10–20微米长度的MWCNT。最终在15 GPa和约2000°C下进行烧结，产生了直径约3毫米、厚度约2毫米的圆柱形样品。存活的纳米管仅占约0.35%的体积，但在金刚石晶粒之间形成了连续的网络，起到增强纤维的作用。在高压下，部分纳米管部分转化为金刚石，与基体共价键合。当裂纹形成时，它们被迫转向、分支并改变方向，消耗更多能量；纳米管被拉出并在分离的晶粒之间形成桥接。这种金刚石般的硬度与高抗裂性的结合使得该材料有望用于耐磨切削工具、超硬陶瓷以及承受高压和冲击载荷的部件，例如航空航天领域。