近日，浙江大學(xué)材料學(xué)院劉嘉斌副教授參與的超彈納米金剛石工作取得進展，相關(guān)成果“Ultralarge Elastic Deformation of Nanoscale Diamond”于2018年4月20日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Science》。
固體材料的最大彈性拉伸應(yīng)變一般只有0.2-0.4%。1958年，Brenner在微米尺度晶須中實現(xiàn)了4%的拉伸應(yīng)變。由于納米材料中幾乎不含缺陷，對于提高材料強度意義重大。因此，近年來，不斷追求更強材料的科研工作者將目標(biāo)轉(zhuǎn)向納米材料。由于C-C鍵是自然界中最強的鍵，大量基于碳的一維納米材料和二維納米材料成為了研究的焦點，譬如多壁碳納米管、石墨烯等。
劉嘉斌副教授于2014年在香港城市大學(xué)Yang Lu課題組合作交流期間，參與了香港城市大學(xué)與美國麻省理工學(xué)院、新加坡南洋理工大學(xué)聯(lián)合團隊，共同研究一種具有超大彈性變形能力的單晶納米金剛石，強度達到接近其理論極限的89-98 GPa，同時彈性形變達到9%。這種納米金剛石的超高強度和超大彈性變形主要來自于兩方面因素，一方面歸根于小體積納米金剛石中的缺陷很少，另一發(fā)方面是因為納米金剛石比塊體金剛石具有更加光滑的表面。這項研究發(fā)展了一種具有超大變形能力的高強度材料，開辟了納米金剛石在微電子器件和藥物輸送等領(lǐng)域的新應(yīng)用，并為金剛石的納米結(jié)構(gòu)、彈性應(yīng)變以及物理性能的設(shè)計與優(yōu)化，帶來了新的啟發(fā)。
論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/360/6386/300
Amit Banerjee, Daniel Bernoulli, Hongti Zhang, Muk-Fung Yuen, Jiabin Liu, Jichen Dong, Feng Ding, Jian Lu, Ming Dao, Wenjun Zhang, Yang Lu, Subra Suresh. Ultralarge elastic deformation of nanoscale diamond. Science 2018, 360, 300-302.
劉嘉斌副教授個人簡介：
浙江大學(xué)博士畢業(yè)，現(xiàn)為浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事先進金屬結(jié)構(gòu)材料的研究，尤其是金屬微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的內(nèi)稟聯(lián)系。擅長原位透射電子顯微技術(shù)，目前負(fù)責(zé)管理JEM-2100透射電鏡。工作研究領(lǐng)域包括：
1. 高強高導(dǎo)銅合金。開發(fā)了強度達1000 MPa且電導(dǎo)率為80% IACS的銅合金導(dǎo)線。與企業(yè)聯(lián)合研制千米級高強高導(dǎo)銅鉻鋯合金導(dǎo)線，用于“京滬高鐵”的接觸線創(chuàng)造了世界高鐵速度486.1 km/h。
2. 高強高韌鋼。開發(fā)了強度達1200 MPa且延伸率為50%的高強高韌鋼。與中科院力學(xué)所聯(lián)合開發(fā)一種提高屈服強度一倍且不降低延伸率的方法，打破傳統(tǒng)的強度與塑性相斥的困局。
3. 高活性燃料電池催化劑。開發(fā)了過渡金屬大環(huán)化合物作為質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極催化劑，其催化活性與商業(yè)Pt/C相當(dāng)。
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