中国科学家研制出导电率最高的金刚石

• 研究人员将金刚石与石墨烯结合起来，创造出一种能够承受高温并导电的材料
• 这种新材料可用于广泛的应用，包括航天和飞机，甚至污水处理

中国科学家发明了一种可以导电同时保持超硬度的金刚石材料。

研究小组表示，这种新材料可用于广泛的应用，例如在航空和航天器中，在高温和强酸等极端条件下，以及在污水处理中。

金刚石是最硬的天然材料，是热的良导体，但不是电的良导体。因此，为了创造这种新材料，科学家们将其与石墨烯结合起来。虽然两者都是碳的形式，但石墨烯具有高导电性。

他们二月在同行评审期刊《美国国家科学院院刊》上发表的一篇文章中写道：“金刚石复合材料由互连的金刚石纳米颗粒和几层石墨烯单元组成，具有迄今为止报道的最高导电率和出色的硬度或韧性。”。

来自郑州大学、河南省科学院、宁波大学和吉林大学的科学家表示：“我们的研究结果为在温和合成条件下实现导电和超硬大尺寸金刚石材料铺平了道路，促进其在相关工业应用中的实际应用。”

中国科学家创造的金刚石和石墨烯复合材料可以有多种用途，从航天器到污水处理厂。照片：Handout

在这项研究中，该团队开发了一种形成厘米尺寸的金刚石和石墨烯复合材料的方法。

他们利用纳米金刚石，在 1,300 至 1,500 摄氏度（2,372-2,732 华氏度）之间的 12 吉帕斯卡的中等温度和压力条件下合成了与石墨烯层互连的超细金刚石晶粒。

该研究的作者、郑州大学教授、专门从事金刚石材料和高压物理研究的杨锡贵表示，新材料的制造与现有的实验室制造钻石生产工艺兼容。

他说，这种复合材料具有出色的韧性，这意味着它不会轻易破裂。这将使其非常适合在空气和航天器发动机中使用，这些发动机在运行过程中往往会经历高压和高温。

他说，这种导电且耐用的材料还可以支持污水处理中的电催化。此外，它还可以部署在极热、高酸性或碱性环境中，同时保持长期稳定的性能。

“我们的演示产品看起来类似于直径为 13 毫米（0.5 英寸）、厚度为 1-2 毫米的硬币。石墨烯赋予它黑色的外观，”杨说。“它的尺寸和形状可以根据要求进行调整，以适应其应用。”

该研究的作者、郑州大学教授程少波表示，金刚石材料的开发是产学研用紧密结合的一个例子。

郑州位于中国中部的河南省，是全球实验室培育钻石的主要产地。据官方报纸《中国日报》报道，截至去年 7 月，全球约 95% 的人造钻石产自中国，其中 80% 来自河南。

“我们与业界有着成熟的合作，优势互补。许多技术都是在与业界讨论的基础上开发出来的，有些技术最终将在该行业得到应用。”