近日，吉林大學物理學院黃曉麗教授與吉林大學唐敖慶講座教授、寧波大學崔田教授等人在基于金剛石對頂砧裝置的壓力加載技術方面取得重要進展，在國內首次突破500 GPa壓力，研究成果以“Unified equation of state of tungsten up to 527 GPa using modified toroidal diamond anvil cells”為題，發表在Phys. Rev. B 111, 214101 (2025)雜志上。

       近年來高壓加載技術取得顯著進展，但使用傳統金剛石對頂砧裝置（DAC）獲得400 GPa以上的壓力仍面臨重大挑戰。前期實驗研究表明，金剛石的雙杯狀形變是制約基于傳統DAC達到400 GPa壓力的因素。發展新型超高壓加載技術是破解該領域亟待解決問題的有效途徑。目前，采用納米晶金剛石（NCD）半球作為二級壓砧的雙級DAC（ds-DAC）可實現1 TPa的壓力。然而，ds-DAC復雜的實驗操作難度以及NCD半球極端的尺寸和形狀限制了其在樣品裝載與原位測量中的進一步應用。2018年，Dewaele團隊和Jenei團隊分別獨立提出了實現500 GPa以上壓力的環形金剛石壓砧（t-DAC）模型，但后續實驗均未能突破500 GPa壓力極限。目前，t-DAC的設計參數與應力分布模式仍不明確，因此揭示其在極限壓力下的砧面壓力分布與形變機制至關重要。

       研究團隊通過改進型環形金剛石壓砧（mt-DACs），基于同步輻射X射線衍射實驗所獲得的金狀態方程（EoS），將金屬鎢（W）的等溫狀態方程拓展至目前的紀錄527 GPa極端高壓。研究結果表明，壓縮至527 GPa的最高壓力，鎢的晶體結構仍保持體心立方（bcc）結構，未發生相變。通過采用改進型環形加工工藝優化mt-DAC的受力分布，成功突破了傳統DAC的400 GPa壓力極限，實現了500 GPa以上的超高壓力。有限元分析顯示，Boehler-Almax型mt-DAC具有極低的最大等效應力和最大主應變，這對壓力極限的提升至關重要。該研究成果將為拓展壓力加載技術及極端條件下實驗壓力標定提供重要參考。

圖：最高壓力至527 GPa的金屬鎢狀態方程，基于X射線衍射掃描數據建立的500 GPa壓力下t-DAC壓力分布圖

       文章第一作者為吉林大學高壓與超硬材料全國重點實驗室博士研究生丁鷹擊，通訊作者為吉林大學物理學院黃曉麗教授、姜樹清副教授和寧波大學崔田教授。該研究得到了國家重點研發計劃青年科學家項目的資助，同時也得到了上海同步輻射光源及法國ESRF光源的大力支持。

原文：https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.111.214101