在高壓(通常還會有高溫)下合成常態(tài)時不能生成或難于生成的物質(zhì)的過程。眾所周知,1955年人工合成金剛石的成功,大大刺激了高壓合成研究的開展。60多年來高壓技術(shù)的發(fā)展,使數(shù)千種新的物相得到合成,尤其是超硬材料(如金剛石、立方氮化硼)的合成技術(shù),今天小編就跟大家簡單聊聊高壓合成技術(shù),介紹業(yè)內(nèi)兩位杰出代表。
地球就是一個天然的高精密高壓合成裝置
先簡單看看高壓合成技術(shù)的重要意義
高壓(千大氣壓以上)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域簡介:高壓(high pressure)會強烈改變原子間的電磁相互作用,甚至核相互作用。高壓下材料內(nèi)部原子間距的減小,物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)會發(fā)生突變,將導(dǎo)致原有的核外電子價鍵狀態(tài)及原子排列方式失穩(wěn),出現(xiàn)新的化學(xué)物質(zhì)及晶體/非晶體結(jié)構(gòu)。常壓下的元素周期表與相圖,在高壓下將具有明顯不同的表現(xiàn)形式。高壓科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展,使得以溫度和化學(xué)組分(T-X)調(diào)控為主的“二維”工業(yè)化生產(chǎn),開始進入到壓力(強)、溫度、化學(xué)組分(P-T-X)三個熱力學(xué)參量調(diào)控并用的“三維”工業(yè)化生產(chǎn)。物質(zhì)在超高壓等極端條件下的行為研究被視為未來最有可能取得重大科學(xué)突破的研究領(lǐng)域。
不得不說,非凡的條件誕生了超凡的材料,也造就了一批杰出的技術(shù)專家!
高壓合成技術(shù)裝備——兩面頂壓機(左)和六面頂壓機(右)
中國超硬材料的高壓合成技術(shù)有超過60年的發(fā)展歷史,期間受地殼結(jié)構(gòu)的啟發(fā),曾誕生了中國特色的六面頂壓機,超硬材料的高壓合成學(xué)科逐漸形成了較為明顯的南北特色,具有代表性的院校有吉林大學(xué)、燕山大學(xué)、四川大學(xué)等。熟悉《七俠五義》的朋友都知道北俠歐陽春和南俠展昭,而今天我們探討的超硬材料高壓合成技術(shù)也有南北兩位學(xué)科帶頭人,堪稱高壓合成技術(shù)南北雙杰,下面請聽小編娓娓道來。
吉林大學(xué)超硬材料國家重點實驗室
超硬材料國家重點實驗室-國家計委于1989年依托吉林大學(xué)籌建,1995年通過國家驗收并正式對國內(nèi)外開放,2003年、2008年、2013年和2018年四次以良好成績通過重點實驗室評估。實驗室是我國唯一的以高壓科學(xué)與超硬材料為主要研究方向的國家重點實驗室,所在學(xué)科是教育部“211工程”、“985工程”和“一流大學(xué)一流學(xué)科”項目重點建設(shè)學(xué)科,教育部首批指定2個“雙一流”建設(shè)學(xué)科,國防科工局布局的“國防特色學(xué)科”,為我國重要的高壓科學(xué)和超硬材料研究基地。
實驗室以高壓科學(xué)和超硬材料基礎(chǔ)研究為核心,解決國家現(xiàn)代化建設(shè)、國際前沿領(lǐng)域重大科學(xué)與應(yīng)用問題,取得了眾多國際、國內(nèi)領(lǐng)先的科學(xué)成果。
官網(wǎng):http://nlshm-lab.jlu.edu.cn/
重點方向之一:高溫高壓下合成超硬與新型功能材料
研究在高溫高壓下合成超硬材料的物理問題和關(guān)鍵技術(shù):包括超硬復(fù)合材料關(guān)鍵物理問題-表面與界面問題;大尺寸超硬材料單晶樣品生長的材料物理問題,提高超硬材料的品質(zhì);探索利用高溫高壓等條件制備新型功能超硬材料及常壓下難以制備的新材料,推動我國向超硬材料強國邁進。
高溫高壓學(xué)科帶頭人:賈曉鵬教授(北俠)
個人簡介
賈曉鵬教授,1962年生,博士生導(dǎo)師,教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授,《金剛石與磨料磨具工程》、《超硬材料工程》等學(xué)術(shù)刊物編委。1996年于日本國立筑波大學(xué)獲得工學(xué)博士學(xué)位。1996年至1999年期間先后在日本筑波大學(xué)、日本無機材料研究所、日本金屬材料技術(shù)研究所擔(dān)任研究員。1999年12月作為國家第二批“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授回到吉林大學(xué)超硬材料國家重點實驗室工作。研究方向為超硬和多功能材料的高溫高壓合成與應(yīng)用。在寶石級金剛石、高品級工業(yè)金剛石、立方氮化硼,以及熱電材料、功能陶瓷、翡翠等的高溫高壓合成與應(yīng)用研究領(lǐng)域,取得了一系列的創(chuàng)新成果。部分研究成果已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),為企業(yè)發(fā)展提供了堅強的技術(shù)支持。近年來,在其研究領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)雜志Journal of Materials Chemistry A, RSC Advances, Crystal Growth &Design, Carbon, Diamond and Related Materials等期刊上共發(fā)表SCI收錄學(xué)術(shù)論文190余篇,獲多項發(fā)明專利,作為項目負責(zé)人主持了多項國家自然科學(xué)基金項目。
主要研究興趣:
大腔體超高壓合成技術(shù)
寶石級金剛石單晶的高溫高壓合成與應(yīng)用
熱電功能材料的高壓制備
高溫高壓下物理場的有限元模擬
人工合成翡翠
上述內(nèi)容來自吉林大學(xué)超硬材料國家重點實驗室官網(wǎng)。
四川大學(xué)高壓科學(xué)與技術(shù)實驗室
高壓科學(xué)與技術(shù)實驗室是依托四川大學(xué)原子與分子物理研究所建立的,前身是1983年成都科技大學(xué)(現(xiàn)為四川大學(xué))和中國工程物理研究院流體物理研究所聯(lián)合創(chuàng)建的高溫高壓物理研究所。1995年被四川省教委評為省重點實驗室。1985年開始招收國家重點學(xué)科原子與分子物理專業(yè)的碩士與博士生。2005年籌建國內(nèi)最早的“高壓科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的碩士與博士點,并已獲得教育部批準。2006年開始招收高壓科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的碩士與博士生。
從建立之初,依托實驗室的二級輕氣炮、激波管和國產(chǎn)鉸鏈式六面頂壓機等重要設(shè)備,根據(jù)科研、教學(xué)、生產(chǎn)相結(jié)合的指導(dǎo)精神,在與中國工程物理研究院科技人員的合作下,實驗室致力于動、靜高壓科學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用,并使實驗室成為國內(nèi)最早開展對人造金剛石及立方氮化硼合成系統(tǒng)研究的單位之一。
官網(wǎng):http://lvp.scu.edu.cn/
目前開展的研究方向主要包括大腔體靜高壓技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)問題研究,高溫高壓下新型超硬材料的合成、表征與應(yīng)用;高性能納米/非晶材料及新型能源材料在高壓下的制備與行為研究;高壓下凝聚態(tài)物質(zhì)彈性模量及強度的測定等領(lǐng)域。
學(xué)科帶頭人:賀端威教授(南俠)
個人簡介:
賀端威,教授、博導(dǎo)。1998年從中科院物理所獲得凝聚態(tài)物理博士學(xué)位,1999年-2006年先后在日本國立材料科學(xué)研究所、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室、普林斯頓大學(xué)、斯倫貝謝公司(Mega Diamond)研發(fā)部等單位從事科研或研發(fā)工作,2005年底至今在四川大學(xué)原子與分子物理研究所工作。先后擔(dān)任四川大學(xué)原子與分子物理研究所所長、高溫高壓物理(川大-中物院聯(lián)合)研究所所長(四川大學(xué)方)、《高壓物理學(xué)報》副主編、以及美國國民油井公司高級顧問等職。2006年-2017年,作為項目負責(zé)人完成及承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、重大/重點專項、國際合作以及企業(yè)委托研發(fā)項目等30余項,合計科研經(jīng)費逾3000萬元。在Advanced Materials、PNAS、PRL、PRB等刊物上發(fā)表論文被SCI收錄100余篇,被引用3000余篇次,H因子29,國內(nèi)外授權(quán)發(fā)明專利10余項。在超硬復(fù)合材料、大腔體靜高壓技術(shù)等領(lǐng)域所主導(dǎo)研發(fā)的科研成果,已在國內(nèi)外逾十家企業(yè)及科研單位得到推廣應(yīng)用,年產(chǎn)值逾億元。
榮譽獎勵
2017年四川省科技進步獎(自然科學(xué)類)二等獎,納米結(jié)構(gòu)透明陶瓷的設(shè)計和制備中的關(guān)鍵科學(xué)問題研究,主要完成人:盧鐵城賀端威 齊建起 施奇武 張杰 常相輝。
入選2012年Marquis Who’s Who in the World,任《高壓物理學(xué)報》副主編。
2011年桂林市科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎、廣西科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎,“6×32000千牛(Φ650mm缸徑)超硬材料六面頂液壓機”,主要完成單位:桂林桂冶實業(yè)有限公司、四川大學(xué)原子與分子物理研究所、桂林電子科技大學(xué),主要完成人員:徐祖全、李曉毅、賀端威、黨選舉、胡毅勝、陸振勤、何少佳、陳智謀、龍雷明。
2011年,獲享政府特殊津貼。
2010年,第八批四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人;四川省物理協(xié)會常務(wù)理事。
2009-2014年,第十屆四川省青年科技獎;四川省專家評議(審)委員會委員。
2006年,中國教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”。
2004年,美國能源部/洛斯阿拉莫斯國家實驗室“杰出創(chuàng)新獎”。
1998年,日本科技廳/科學(xué)技術(shù)振興協(xié)會“STA Fellow”。
主要研究方向:
(1) 大腔體靜高壓技術(shù);
(2) 高壓下的彈塑性;
(3) 新型超硬/納米塊體材料的高壓制備與應(yīng)用;
上述內(nèi)容來自四川大學(xué)高壓科學(xué)與技術(shù)實驗室官網(wǎng)。
據(jù)悉,兩位學(xué)科帶頭人將出席12月11-13在上海舉行的第三屆國際碳材料大會,并在超硬材料高端工具、超精密加工與防護論壇作主旨報告,重點講述超硬材料最新的高壓合成技術(shù),歡迎各位業(yè)界同仁積極參與!
附超硬材料領(lǐng)域部分精彩話題:
全球金剛石行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀介紹;
中國超硬材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢解讀;
CVD金剛石發(fā)展現(xiàn)狀及在珠寶市場的趨勢分析;
納米欒晶金剛石合成介紹;
高溫高壓合成金剛石最新技術(shù)解讀;
高性能超硬材料的高溫高壓制備與應(yīng)用;
CVD金剛石及在工具中應(yīng)用介紹;
大面積、高質(zhì)量金剛石薄膜合成工藝;
金剛石超精密加工工具發(fā)展介紹;
納米金剛石超精密加工在晶片領(lǐng)域的應(yīng)用;
金剛石復(fù)合片的開發(fā)及應(yīng)用;
天然、單晶、多晶、聚晶金剛石刀具的開發(fā)及應(yīng)用;
超精密單點金剛石車床開發(fā);
金剛石刀具在軸承、汽車零部件、復(fù)合材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用;
金剛石線鋸的開發(fā)及在光伏、寶石加工、磁性材料,精密陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用;
金剛石涂層在拉絲模等領(lǐng)域的應(yīng)用;
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劉小雨
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