金剛石是最堅(jiān)硬的材料，具有出色的光電，熱機(jī)械和電子特性。 在這里，研究報(bào)道了一種新的合成技術(shù)，從多層石墨烯合成氨綸和金剛石薄膜，合成時(shí)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石墨/金剛石轉(zhuǎn)變壓力。這里使用了分子動(dòng)力學(xué)技術(shù)。其研究結(jié)果表明，結(jié)合使用剪切和軸向壓縮時(shí)，多層石墨烯/金剛石轉(zhuǎn)變壓力顯著減小（減少了兩倍）。多層石墨烯得剪切形變降低了相變能壘，扮演了熱擾動(dòng)作用，其本身促進(jìn)了金剛石的形成。該研究還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)變和應(yīng)力對(duì)溫度的依賴(lài)性相對(duì)較弱。塊狀石墨的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在一定溫度下呈指數(shù)下降。
Figure 1. 在壓縮和剪切共同作用下形成金剛石。（a）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖； （b）石墨和HD混合相壓縮后的SEM圖；（c）納米晶體CD的TEM圖；（d）石墨與形成得金剛石的強(qiáng)度光譜比較；（e）立方金剛石納米晶的HRTEM圖和FFT分析；（f）正交金剛石晶體的HRTEM以及FFT（右上）和SAED（左下）圖。
Figure 2. 建模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置。（a）ABAB堆疊的多層石墨烯頂視圖。（b）多層石墨烯結(jié)構(gòu)的不同堆疊方式。
Figure 3. 對(duì)于8L石墨烯系統(tǒng)，在0K（a）和600K（b）下于不同壓縮應(yīng)變時(shí)，石墨的能量與剪切應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系；（c）和（d）表示了圖（a）和（b）中選定點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
Figure 4. 塊狀石墨模擬結(jié)果。（a）軸向壓縮載荷的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。 在應(yīng)力-應(yīng)變曲線中可以檢測(cè)到轉(zhuǎn)變應(yīng)變。（b）塊狀石墨在不同溫度下的轉(zhuǎn)變應(yīng)力與剪切應(yīng)力得函數(shù)關(guān)系。
Figure 5. 對(duì)于多層石墨烯系統(tǒng)，在軸向壓縮下，轉(zhuǎn)變應(yīng)力和應(yīng)變隨溫度的變化情況。石墨烯/金剛石相變的（a）轉(zhuǎn)變壓力和（b）轉(zhuǎn)變應(yīng)變。
該研究工作由美國(guó)路易斯安那理工大學(xué)Kasra Momeni研究團(tuán)隊(duì)于2020年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Shear-induced diamondization of multilayer graphene structures: A computational study。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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