就爆轟合成超細金剛石的機理進行探討:1)傳統(tǒng)的碳相圖已不能作為爆轟合成過程的依據(jù);2)由于存在等離子體——晶體的直接相變,整個過程可能有幾種相變作用共存;3)爆炸容器中的介質(zhì)對產(chǎn)物有重要的影響。最后,提出了對整個問題進行研究所應遵循的規(guī)律。
爆轟合成金剛石是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫,高壓條件使碳原子重新排列成金剛石相的技術。它又分為摻石墨或其它含碳物質(zhì)和直接利用炸藥本身的碳元素兩種技術途徑。摻碳法獲得金剛石粉粒徑為0.01—10μm,粒度分布廣;而利用炸藥本身的碳合成金剛石粉是利用炸藥負氧平衡反應中未及氧化的碳原子重新聚集,排列形成金剛石的,這樣獲得的產(chǎn)物粒度分布集中(5—8nm),可作為合成納米材料的原料,我們所指的爆轟合成超細金剛石就是這種反應。爆轟合成UDD技術從60年代開始發(fā)展至今仍處在研究階段,其制備過程大致是這樣的:混合炸藥在充以保護性氣體的密閉容器中爆炸,充保護氣的目的是防止剛生成的類金剛石物質(zhì)被氧化并減弱其石墨化;爆炸后收集的致密相回收物先過篩除去雜物,然后用高氯酸和硝酸的混合物進行凈化,除去石墨和碳黑;傾去酸液,如需要除去硅雜質(zhì)還要經(jīng)堿或氫氟酸處理;再經(jīng)多次反復洗滌,最后通過離心機分離,烘干得到純度可達80%的金剛石粉體,整個過程按炸藥重量計算的得率可達8%。盡管爆炸合成UDD已有一定的技術積累,但在原理的認識上仍然比較模糊。目前,主要的理論有兩種,一種認為,爆轟合成UDD要經(jīng)歷以下的轉(zhuǎn)變過程,炸藥分子在爆轟反應區(qū)首先分解成各種原子,然后多余的碳原子彼此結(jié)合成金剛石相原子團,再轉(zhuǎn)變成高溫,高壓下熱力學穩(wěn)定的金剛石微粒,爆轟產(chǎn)物中的石墨則是由于部分金剛石在臺勞稀疏區(qū)的石墨化造成的。另一種認為,金剛石相的生成是由爆轟反應區(qū)中最初的類氣態(tài)自由碳的高溫,高壓下由于過飽和而凝聚成碳液滴,碳液滴再結(jié)晶成金剛石晶體。