德國研制出透明氮化矽

德國電子同步加速器研究所(DESY) 發表透明立方氮化矽樣品(c-Si3N4)。在高壓下形成的立方氮化矽硬度略次於金鋼石的陶瓷,但卻比鑽石能承受更高的溫度。

氮化矽主要應用於汽車和航空器產業中的滾珠軸承、切屑刀具和發動機零部件等。在常壓下,氮化矽具有六方晶體結構並且這種相在燒結後是不透明的。

在相當於大氣壓13萬倍的高壓下,氮化矽轉變為具有立方對稱性的晶體結構,(尖晶石結構)。

DESY利用一個大體積壓機將六方氮化矽置於高溫高壓下(15.6GPa壓力和1800℃)下,形成了一片直徑約2mm的立方氮化矽的透明樣品。 這種轉變類似於常溫常壓下六方結構的碳在高壓下轉變為透明的立方相的金剛石,氮化矽的透明度主要受到它的晶界影響,晶粒間的縫隙和氣孔會降低透明度。

立方氮化矽是目前最強最硬的透明尖晶石型陶瓷,是已知的第三硬的陶瓷,它的硬度僅次於金剛石和立方氮化硼,但是硼化物是不透明的,而金剛石在空氣中僅能在約750℃下保持穩定。立方氮化矽既透明又能在1400℃下保持穩定。

 

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