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香港城市大学发现纳米钻石具超弹性属全球首次

浏览:400次    更新时间:2018-04-24 13:37:55

 

香港城市大学领导的国际研究团队发现,纳米级钻石能够承受极大的变形并能完全恢复原状。这项全球首次的发现,将对纳米科技、生物医学领域,以至量子资讯科技产生重要影响。

 

研究团队由机械及生物医学工程学系副教授陆洋博士领导。研究显示,若钻石的大小降至约100纳米(约人类头髮六百分之一粗幼),其单晶结构样本的拉伸弹性应变可达约9%,非常接近钻石在理论上所能达到的应变极限。而通常大颗钻石被大众认为是「不可变形的」,过往曾录得应变仅有0.1%至0.35%。

 

这项突破性发现,本周在著名的《科学》期刊上发表,题为「纳米钻石的超大弹性变形」。论文的共同第一撰写人包括陆博士指导的研究生Amit Banerjee及张洪题。研究团队的其他成员为来自美国麻省理工学院、韩国蔚山科学技术院及新加坡南洋理工大学的材料科学家及机械工程师。

 

陆博士和团队希望透过此项目,利用城大独有的电子显微镜内之原位纳米压痕仪平台,探索钻石在纳米尺度下的机械特性。纳米钻石样本由城大材料科学及工程学系张文军教授制造 。

 

钻石为世上最坚硬的物料,常被用作切割及钻探工具,亦被用作测试其他物料的机械性质,但如何以钻石测试钻石?为了这一特殊的实验,陆博士特别研发了崭新的「压缩-弯曲」测试法,从纳米压痕仪尖端的侧面向钻石纳米针施加压力。

 

实验发现钻石的大变形可以完全逆转,即把纳米钻石变形的压力撤除后,钻石能够即时回复原状,这意味钻石亦可具有弹性。

 

经过无数通宵达旦的实验,最终取得突破发现时,陆博士形容团队当时「极感兴奋」。

 

陆博士说:「这项发现将彻底改变了我们对钻石的一贯认知。」  

 

由于钻石与人体相容,因此这项研究极有发展前景。未来有可能进一步探索的领域包括以纳米钻石针把药物传输至人体细胞。陆博士说:「我们发现了纳米钻石具有弹性,知道钻石针并不如预期的脆弱,可使这种细胞内药物传输更持久,且成本更低。」

 

「下一代的资讯技术也可能以钻石为本。具备可控点缺陷的纳米级钻石可用作量子计算及量子资讯处理。」陆博士预测说:「我们对纳米钻石特性的发现,可让製造商生产极可靠、高效率的钻石共振器及感应器,用于快速数据储存及资讯传输。未来的电脑将会更小、更薄、运算速度更快。」 

 

这项崭新的发现,将扩大钻石的实际应用范畴,包括纳米机械工程、生物医学工程、光子学、光电子学,以及超强韧物料。

 

浏览:3次    更新时间:2018-02-19 08:27:21

  

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