實驗室簡介

超硬材料國家重點實驗室擁有一支高水平的師資隊伍，包括中國科學院院士、國家杰出青年基金獲得者、中組部“萬人計劃”入選者、百千萬人才工程入選者等高端人才。實驗室以先進儀器設備為支撐，一流高端人才為核心，活躍的學術氛圍為特色，已成為國際一流科研平臺和高級人才培養(yǎng)基地，在相關研究領域及應用方面充分發(fā)揮引領作用。

超硬材料國家重點實驗室是我國超硬材料和高壓物理研究的重要基地，在超硬多功能材料、高壓科學和技術等研究方向上達到了國際先進水平，承擔大量國家重要科學研究任務，做出了眾多國際領先水平的重要原創(chuàng)性工作，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才，積極推動科研成果產業(yè)化，服務社會、服務經濟建設，為增強我國相關學科的國際競爭力和實現可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

研究方向

1、高壓對材料結構、性質的影響與高壓相變

發(fā)展高壓下原位結構和光、電、磁等物理性質多種原位微區(qū)測量方法和技術，建立高壓下的理論研究體系，注重理論與實驗緊密結合，探索高壓條件下體材料和納米材料的結構、性質及相變規(guī)律，為制備超硬和多功能的高壓相材料提供實驗與理論依據，同時注重發(fā)現新現象、總結新規(guī)律、創(chuàng)建新理論。開展高壓技術在其它學科中的應用與交叉研究。

2、超硬多功能薄膜以及新型低維材料

研究以金剛石膜為代表的超硬多功能薄膜材料的關鍵制備技術與物理性質，突破制約其發(fā)展的核心問題，開展其作為第三代半導體材料的新特性、新器件的研究，開發(fā)與推廣超硬薄膜材料在高速、高精、高效切削工具方向的應用。研究多種新型低維多功能材料的制備及其在光電等多領域的優(yōu)良特性和應用。

3、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鍵技術：包括超硬復合材料關鍵物理問題-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；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。

科研成果

發(fā)表論文情況

獲獎情況

實驗室以超硬材料和高壓科學基礎應用研究為核心，重點解決國家現代化建設、國際前沿領域重大科學與應用問題，取得眾多國際、國內領先的科學成果，是國際上最早實現百萬大氣壓的五個實驗室之一，制備出了我國第一片CVD金剛石薄膜，在我國最早開展大尺寸CVD單晶金剛石高速生長研究，是國際上能夠實現人工合成全部四種寶石級單晶金剛石的少數實驗室之一；建立了高壓下原位多物理量聯合測量平臺和晶體結構預測技術；發(fā)現了系列長程有序非晶碳等超高硬度的新型結構和材料；發(fā)現了壓力誘導發(fā)光的新現象，并提出了PIE的概念；國際上首次理論預言高壓下金屬鈉絕緣體轉化、高壓下轉變溫度超過200K的氫硫體系高溫超導體，并被實驗證實；理論上設計了新型氫籠合物高溫超導體，被美國和德國兩個實驗小組分別成功合成，實驗測得的超導溫度高達250-260K，創(chuàng)造了超導溫度的新紀錄，大幅推進了室溫超導體的研究進程?！俺邏合潞唵畏肿幽垠w系的新奇結構相變和壓力效應”、“高壓下鈉和鋰單質及二元化合物的結構與物性”、“CALYPSO晶體結構預測方法與應用”成果分別獲得2014年、2015年、2019年國家自然科學獎二等獎；“陸域天然氣水合物冷鉆熱采關鍵技術” “頂部驅動精準控壓科學鉆探裝備關鍵技術及應用”成果獲得2016年、2019年國家技術發(fā)明獎二等獎。

研究隊伍

組織架構

學術委員會

儀器設備

新一代大型超高壓產生裝置

       該裝置其單缸推動力為6萬噸，多級增壓，采用制動化方法制備高壓壓砧材料，利用新的壓力梯度材料及新的高壓核心密封技術，使用電子機械雙反饋系統(tǒng)保障高精度壓力控制。該裝置能夠將高壓腔體體積的現有世界水平提高2個數量級，并能完成以前不能進行的高溫高壓研究工作，精確測量以前不能確定的超高溫高壓極端條件下的物質性質，開展進一步的高壓過程機制研究，把高壓研究成果推向應用。

多面砧大腔體壓機

       1000噸德國多面砧大腔體壓機，6-8式二級加壓，樣品壓強>20GPa，溫度>2000℃，配備自動控壓系統(tǒng)，控壓精度+/- 0.5 bar。

六面頂液壓機

       六面頂壓機是國內使用最廣泛的大腔體壓機，這種壓機具有對中性強、造價低、易操作等優(yōu)點，是國內合成金剛石和立方氮化硼等超硬材料的主要設備。六面頂壓機具有6個工作油缸，一級加壓可達6~8GPa。實驗室的六面頂壓機主要用于大尺寸金剛石單晶、超硬復合材料、熱電功能材料、新型超硬多功能材料的合成研究。

兩面頂Walker型6-8壓機

       Walker-Type型多砧裝置，目前壓力可達到28GPa，最高溫度為2500K，可用于高溫高壓下樣品的合成，模擬地球內部環(huán)境，以及部分電學性質的原位表征。