河北新聞網訊（河北日報記者馬利、桑珊 通訊員張春祥）近期，燕山大學亞穩(wěn)材料制備技術與科學國家重點實驗室田永君院士團隊與浙江大學交叉力學中心楊衛(wèi)院士團隊合作，實現(xiàn)了金剛石的超高彈性應變（拉伸強度）和室溫位錯誘導的塑性變形，這意味著金剛石材料的韌性和塑性有望進一步提高。研究成果相繼發(fā)表在Nature子刊及Cell子刊上。
金剛石是自然界已知的最硬材料，被廣泛應用于珠寶、機械、半導體、對頂砧以及新型微納操縱等行業(yè)和領域，是不可或缺的戰(zhàn)略性材料，尤其受到工業(yè)發(fā)達國家的重視。然而，室溫下金剛石塊材極易脆斷，實測彈性應變不足2%，傳統(tǒng)更認為其不具備塑性變形能力，這些特征嚴重限制了金剛石的潛在應用。
燕山大學與浙江大學合作，憑借自主研發(fā)的原位微納米力學實驗平臺，在透射電鏡下對金剛石納米針進行了原位彎曲實驗。結果表明金剛石納米針的最大拉伸應變對尺寸、晶向及表面粗糙度有很大的依賴關系。
團隊在金剛石納米針中實現(xiàn)了高達13.4％的可回復拉伸應變，對應的拉伸強度達125 GPa，突破了之前業(yè)界普遍認為的理論強度，刷新了實驗獲得的金剛石最高強度值。如此大的彈性應變可以大范圍地調控金剛石的帶隙，將進一步推動金剛石作為新一代理想半導體材料在柔性光電子器件、生物傳感器和納米機械操縱器等方面的應用研究。
隨后，兩個團隊采用自主研發(fā)的納米孿晶金剛石作為壓頭，成功實現(xiàn)了單晶金剛石微納柱體的單軸壓縮。研究結果表明微納尺度金剛石單晶已表現(xiàn)出良好的彈性以及一定的塑性變形能力，改變了研究者對金剛石機械性能的傳統(tǒng)認知，為未來通過尺寸及組織結構調控提高金剛石材料的韌性和塑性提供了科學依據。
