記者6月18日從燕山大學獲悉，燕山大學亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室教授田永君團隊與北京航空航天大學化學學院教授郭林團隊等單位合作，成功截獲多種金剛石多型體，并制備出了韌性優異的多級結構金剛石復合材料，將納米孿晶金剛石斷裂韌性提高為人工合成金剛石斷裂韌性的5倍。相關研究成果6月18日在線發表于《自然》。

金剛石是已知材料中脆性最大的無機晶體材料。如何協同提高其硬度和韌性一直是材料科學研究面臨的重要挑戰之一。燕山大學團隊的前期研究已經證實，通過顯微組織的納米孿晶化可以協同提高金剛石的硬度和韌性：在維氏硬度提高到200GPa的同時，斷裂韌性能夠提高到與硬質合金相當的水平。

燕山大學與北京航空航天大學等單位合作提出了金剛石增韌的新思路。通過組織調控，該團隊制備出了一種具有多級結構特征的金剛石復合材料，該材料由金剛石多型體、交織的3C金剛石納米孿晶和互鎖的金剛石納米晶粒分級組裝而成。這種組織實現了納米孿晶增韌、疊層復合增韌和相變增韌的協同，在保持200GPa維氏硬度的情況下，將納米孿晶金剛石的斷裂韌性再次提高到26.6 MPa m0.5，該值約為人工合成金剛石斷裂韌性的5倍，已高于鎂合金且與鋁合金相當。

該項研究不僅實驗確認了2H、4H、9R和15R四種sp3雜化金剛石多型體的存在，而且發現的協同增韌機制為發展高韌性超硬材料和工程陶瓷提供了新的途徑。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2361-2