眾所周知，金剛石是自然界最堅(jiān)硬的結(jié)晶材料。為了進(jìn)一步提高金剛石的硬度，在過去的幾十年里，科學(xué)家們做了大量的的實(shí)驗(yàn)和理論研究，結(jié)果表明，根據(jù)Hall-Petch公式，通過細(xì)化金剛石的晶粒尺寸和孿晶厚度，可以提高金剛石的硬度。
       例如，晶粒尺寸為10-30 nm的納米金剛石努氏硬度高達(dá)110-140 GPa，明顯高于單晶金剛石。通過壓縮洋蔥結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體，合成平均孿晶厚度為5-8 nm的納米孿晶金剛石（nt-diamond）的維氏硬度可達(dá)175-200 GPa，是單晶金剛石硬度的兩倍，創(chuàng)下了新的世界紀(jì)錄。
       納米孿晶金剛石的硬度還能進(jìn)一步提高嗎？這是設(shè)計(jì)和制備新型超硬材料的一個(gè)重要科學(xué)問題。
       來自燕山大學(xué)田永君院士團(tuán)隊(duì)的的溫斌教授等人發(fā)現(xiàn)，在選擇合適的材料和嚴(yán)格控制合成條件下，納米孿晶可以連續(xù)地加入到納米金剛石中。通過分析交織納米孿晶界對位錯(cuò)滑移臨界分切應(yīng)力的影響，利用Sachs模型，計(jì)算了交織納米孿晶金剛石的硬度。研究結(jié)果表明，交織納米孿晶界比一般納米孿晶更能提高金剛石的硬度。
       這項(xiàng)研究工作將為新型超硬材料的設(shè)計(jì)合成提供一條新途徑。
       該文章《Intersectional nanotwinned diamond-the hardest polycrystalline diamond by design》于近期發(fā)表在npj Computational Materials 6: 119 (2020)，完整文章，請點(diǎn)擊“閱讀原文”，