Synthesis of nano-polycrystalline diamond from glassy carbon at pressures up to 25 GPa

ABSTRACT

Nano-polycrystalline diamond (NPD) with various grain sizes has been synthesized from glassy carbon at pressures 15–25?GPa and temperatures 1700–2300°C using multianvil apparatus. The minimum temperature for the synthesis of pure NPD, below which a small amount of compressed graphite was formed, significantly increased with pressure from ～1700°C at 15?GPa to ～1900°C at 25?GPa. The NPD having grain sizes less than ～50?nm was synthesized at temperatures below ～2000°C at 15?GPa and ～2300°C at 25?GPa, above which significant grain growth was observed. The grain size of NPD decreases with increasing pressure and decreasing temperature, and the pure NPD with grain sizes less than 10?nm is obtained in a limited temperature range around 1800–2000°C, depending on pressure. The pure NPD from glassy carbon is highly transparent and exhibits a granular nano-texture, whose grain size is tunable by selecting adequate pressure and temperature conditions.     

甲烷浓度对碳化硅基底金刚石薄膜摩擦性能影响

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成,在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率,结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明,由于甲烷气体含量的升高,金刚石薄膜结晶质量下降,薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示:3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好,磨损率为2.2×10^-7 mm³/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032),磨损率为5.7×10^-7 mm³/mN,制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10^-5 mm³/mN)提升了两个数量级,显著提高了碳化硅基底的耐磨性。     

顽火辉石的高温高压同步辐射研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射技术、激光加热技术和金刚石对顶砧（DAC）高压装置，在温度为2 000 K和压力为23 GPa的范围内，对采自地幔二辉橄榄岩中的顽火斜方辉石，进行了原位的高温高压能量色散X射线衍射（EDXRD）测量。实验结果表明：当压力为15.3 GPa、温度为1 600 K时（相当于地球内部410 km处的地震波不连续界面的温压环境），顽火斜方辉石转变为橄榄石的β相——瓦兹利石（Wadsleyite）相；继续加温加压至2 000 K、23 GPa时（相当于地球内部670 km处的地震波不连续界面的温压环境），顽火斜方辉石相变为钛铁矿（Ilmenite）结构和钙钛矿（Perovskite）结构的混和相。实验结果进一步证明，在地幔中存在的两个地震波不连续界面是由橄榄石、顽火斜方辉石等矿物的相变引起的。     

非晶金刚石膜的性能及其应用

非品金刚石薄膜具有超高硬度等一系列优异的特殊性能，为工程界孜孜追求的材料表面镀膜。用百纳科技公司研发制造的过滤阴极真空电弧离子镀膜机镀制的非晶金刚石薄膜，SP^3金刚石结构量≥80％，硬度高，膜／基结合力高，摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，透光率高，在电子，机械，光学，生物医学上有广泛应用前景。我们已在视窗玻璃，丝锥，模具，硬质合金刀头等产品上成功应用。     

Electrospinning of ultrafine cellulose acetate fibers: Studies of a new solvent system and deacetylation of ultrafine cellulose acetate fibers

Electrospinning of cellulose acetate (CA) in a new solvent system and the deacetylation of the resulting ultrafine CA fibers were investigated. Ultrafine CA fibers (∼2.3 μm) were successfully prepared via electrospinning of CA in a mixed solvent of acetone/water at water contents of 10–15 wt %, and more ultrafine CA fibers (0.46 μm) were produced under basic pH conditions. Ultrafine cellulose fibers were regenerated from the homogeneous deacetylation of ultrafine CA fibers in KOH/ethanol. It was very rapid and completed within 20 min. The crystal structure, thermal properties, and morphology of ultrafine CA fibers were changed according to the degree of deacetylation, finally to those of pure cellulose, but the nonwoven fibrous mat structure was maintained. The activation energy for the deacetylation of ultrafine CA fibers was 10.3 kcal/mol. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 42: 5–11, 2004     

Electrochemical Detection of As(III) via Iodine Electrogenerated at Platinum,Gold, Diamond or Carbon‐Based Electrodes

The reaction of iodine, electrogenerated from iodide, is used for the detection of As(III) via electrocatalytic reaction in the diffusion layer of a boron‐doped diamond electrode. The merits of this electrode material for this purpose (over platinum, gold or glassy carbon) are demonstrated and the kinetics of the reaction between I₂ and As(III) in acid reported.     

金钢石的制备研究

本文研究了两种不同质异构体石墨—金刚石的转化条件，以及在实验室现有条件下，利用石墨材料制备金刚石颗粒的具体方法和试验结果。     

空位在金刚石近(001)表面扩散的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了空位在金刚石近(001)表面的扩散过程,研究了温度对空位扩散的影响.结果表明,当温度为1000K左右时,位于近表面第二层上的空位开始向表面运动;当温度在1400—2000K时,空位完全扩散到表面.这与实验结果和其他计算结果符合得很好.同时发现,温度为1400—1800K时,空位的扩散经历了两次迁移运动,其分别对应了均方位移图中的两个极大值.在不施加任何约束的条件下得到了空位的动态扩散路径,空位在金刚石近(001)表面的扩散势垒约为042eV.并探讨了一定温度下空位数目增多及其不同排列 关键词： 金刚石 空位 扩散 分子动力学     

现代热力学的完整分类系统--非平衡非耗散热力学新领域

在同一体系中同时有多个不可逆过程时，不可逆过程之间会有相互影响，原来的非自发过程有可能在其他自发过程的影响下得以进行，这种现象就称为热力学耦合或反应耦合，长期以来，经典热力学把热力学第二定律的等式作为平衡体系的充分必要条件，其中隐含了一个前提性的假定，即经典热力学的对象只限于非耦合的体系，摈弃这一隐含的前提性假定以后，热力学自身就发展成为一个现代热力学的完整学术体系，适用于任何宏观体系（包括极其复杂的生命体系），现代热力学的完整学术体系中包含了一个崭新的非平衡非耗散热力学新领域，由于该领域属于热力学第二定律的等式部分，因此可以定量计算，并得到一系列理论计算的非平衡相图，与文献上报道的激尖低压金刚石合成等的大量实验数据相符。     

40Ar+诱导无定形碳到金刚石纳米晶相变的研究

通过60 keV的⁴⁰Ar⁺辐照无定形碳靶合成了大量尺寸不同的金刚石纳米颗粒.高分辨透射电子显微镜配合能量色散X射线谱和电子衍射以及Raman谱分析的结果表明，这些嵌于具有扰动石墨结构薄膜中的纳米金刚石颗粒，其成核率很高(约为10¹³/cm²)，而且可以生长到较大的尺寸，有的甚至可以达到微米量级.对其相转变过程也进行了初步探讨. 关键词： 离子束 金刚石纳米晶 相变 透射电子显微镜