摘要：近日，燕山大学田永君院士团队与南京理工大学、宁波大学的研究人员合作，成功制备出硬度达到276GPa的超细纳米孪晶金刚石块材，这一成果刷新了材料硬度的世界纪录。

近日，燕山大学田永君院士团队与南京理工大学、宁波大学的研究人员合作，成功制备出硬度达到276GPa的超细纳米孪晶金刚石块材，这一成果刷新了材料硬度的世界纪录。

相关研究成果已于2025年1月3日在《自然·合成》(Nature Synthesis)上发表。

据报道，由燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君院士领导的团队，联合其他两所高校的研究人员，在超硬材料领域取得了重大突破。

他们开发出了硬度高达276 GPa的超细纳米孪晶金刚石块材，创造了新的世界纪录。题为“Enhancing the hardness of diamond through twin refinement and interlocked twins”的研究论文于2025年1月3日在线发布在Nature Synthesis期刊上。

该研究展示了超细纳米孪晶金刚石的微观结构及其维氏硬度。通过扫描透射电子显微镜（STEM）观察到样品的平均晶粒尺寸约为18纳米，并发现了具有互锁和贯穿特征的孪晶结构。

实验结果表明，随着孪晶厚度减小至2.3纳米，其硬度显著提升至276 GPa。

作为自然界中最坚硬的物质，金刚石广泛应用于机械加工、油气开采及地质勘探等领域。然而，传统方法在尝试进一步提高金刚石硬度时遇到了瓶颈。

相比之下，田永君院士团队采用孪晶细化的方法，成功克服了这一难题。早期工作已证明这种方法的有效性——团队曾制备出平均孪晶厚度仅为5纳米、硬度达200 GPa的金刚石块材。

在这项最新的研究中，研究人员利用精确控制洋葱碳前驱体尺寸并进行高压相变的技术，制备出了性能卓越的超细纳米孪晶金刚石块材。

对比实验显示，尽管使用金刚石粉作为原料也能获得细小晶粒，但由于缺乏密集的互锁型孪晶结构，其硬度远低于新合成的材料。

这项突破不仅刷新了硬度记录，还为探索共价材料硬度极限提供了新的思路。通过对孪晶组织的优化调控，研究团队开辟了一条提升材料性能的新路径，对超硬材料的发展具有重要意义。

该研究得到了包括国家自然科学基金在内的多个项目的支持。

论文的第一作者是燕山大学的应盼、李宝忠和马梦冬；通讯作者则包括仝柯、赵智胜和徐波，以及来自宁波大学的潘益龙和南京理工大学的唐国栋。

来源：研究生的酸甜苦辣咸