編號：CYYJ03708
篇名：石墨到納米多晶金剛石相變的分子動力學模擬研究
作者：陳顧文 徐亮 朱升財
關(guān)鍵詞： 納米多晶 金剛石 石墨 相變 分子動力學 高溫高壓
機構(gòu)： 中山大學材料學院 中國工程物理研究院流體物理研究所沖擊波物理與爆轟物理重點實驗室
摘要： 以往研究發(fā)現(xiàn),納米多晶金剛石的硬度可超越單晶金剛石,因此利用石墨制備納米多晶金剛石獲得了廣泛研究。然而,由石墨碳源制備的金剛石同時具有均勻精細結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu),其形成機理尚未獲得很好的理解。為此,針對不同層間距的石墨,進行了一系列分子動力學模擬。研究發(fā)現(xiàn),不同受壓情況下石墨存在不同的相變行為,即在馬氏體轉(zhuǎn)變下獲得片層狀金剛石,而在擴散型相變下獲得無特定取向的精細納米金剛石。在靜水壓條件下,或者[002]方向上的壓力大于橫向壓力且石墨層滑移不受限時,石墨將轉(zhuǎn)化為層狀結(jié)構(gòu)立方金剛石;當[002]方向上的壓力大于橫向壓力,但石墨層橫向滑移受阻時,石墨轉(zhuǎn)化為多晶六方和立方金剛石混合物;當最大壓力方向在[210]或[010]方向時,石墨轉(zhuǎn)化為無特定取向的均勻多晶金剛石。通過原子運動的微觀尺度分析,揭示了由石墨制備的納米多晶金剛石同時具有均勻精細結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)的機理,有望為大規(guī)模合成超硬納米多晶金剛石提供理論支持。
