超硬材料網(wǎng)

　　超硬材料的合成及其性質(zhì)的研究，一直是凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)研究的重要方向之一。而作為一種潛在的新型超硬材料，諸多理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究表明，立方硼碳氮(c-BCN)的性質(zhì)與金剛石和立方氮化硼(c-BN)相似，但卻具有比金剛石更高的抗氧化能力和比c-BN更高的硬度，可以作為優(yōu)質(zhì)切削工具、耐磨損材料、耐腐蝕保護(hù)層、短波長(zhǎng)光電器件材料等。正是基于硼碳氮化合物的廣闊應(yīng)用前景，科學(xué)家們對(duì)硼碳氮化合物的合成進(jìn)行了廣泛和深入的研究，并取得了卓有成效的進(jìn)展。 在超硬材料研究領(lǐng)域，BC2N的研究是一個(gè)前沿課題。實(shí)踐表明，BC2N的合成仍然是困難的，除了傳統(tǒng)的高溫高壓技術(shù)外，低溫低壓、低成本合成BC2N更是一個(gè)挑戰(zhàn)性課題。尋找一種溫和條件下實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單、化學(xué)上易控制和可操作性強(qiáng)的方法來制備硼碳氮材料無疑具有較高的研究?jī)r(jià)值。
　　最近，燕山大學(xué)高發(fā)明教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組采用一種簡(jiǎn)單且易于操作的溶劑熱合成方法，通過控制實(shí)驗(yàn)條件在溫和的反應(yīng)條件下獲得了含有微量氧缺陷的β-BC2N納米棒結(jié)構(gòu)。該方法避免了常規(guī)固相反應(yīng)制備硼碳氮材料需要的高溫高壓等極端條件，不僅使反應(yīng)溫度降低到了500℃左右，而且所獲得的產(chǎn)品形貌好，晶化質(zhì)量高。通過第一性原理理論計(jì)算，他們還模擬并給出了此硼碳氮化合物可能的結(jié)構(gòu)和特性,指出該產(chǎn)物是一種很好的半導(dǎo)體材料，硬度約為80GPa，僅次于金剛石。這是三元硼碳氮超硬材料合成領(lǐng)域中首次采用低溫低壓的方法成功制備單晶納米結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)工作開啟了溫和制備其它硼碳氮化合物的新的途徑，相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在著名雜志《晶體生長(zhǎng)與設(shè)計(jì)》 (Crystal Growth & Design) 上。