【新闻中心讯】近期，燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君院士团队与浙江大学交叉力学中心杨卫院士团队合作，实现了金刚石的超高弹性应变(拉伸强度)和室温位错诱导的塑性变形。研究成果相继发表在Nature子刊(https://www.nature.com/articles/s41467-019-13378-w)及Cell子刊上(https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30073-4)。

金刚石是自然界已知最硬的材料，被广泛应用于珠宝、机械、半导体、对顶砧以及新型微纳操纵等行业和领域，是不可或缺的战略性材料，得到世界各工业发达国家的高度重视。然而，室温下金刚石块材极易脆断，实测弹性应变不足2%，传统更认为其不具备塑性变形能力，这些特征严重限制了金刚石的潜在应用。

燕山大学与浙江大学的两个团队合作，凭借自主研发的原位微纳米力学实验平台，在透射电镜下对金刚石纳米针进行了原位弯曲实验。实验结果表明金刚石纳米针的最大拉伸应变对尺寸、晶向及表面粗糙度有很大的依赖关系(图1)。值得关注的是，在直径为60 nm的

金刚石纳米针原位弯曲测量

(a)金刚石弯曲TEM照片;(b)金刚石纳米针断裂应变对尺寸和取向的依赖关系;(c)金刚石理想应力-应变曲线

随后，两个团队采用自主研发的纳米孪晶金刚石作为压头，成功实现了单晶金刚石微纳柱体的单轴压缩。原位观察到了单晶金刚石室温下位错主导的塑性形变，解答了长久以来关于金刚石是否存在室温塑性的争议。通过对金刚石微纳柱体内产生的位错网络进行三维重构和原子分辨下的位错芯成像(图2)，发现在

室温下

(a)压缩前金刚石纳米柱TEM暗场像;(b)位错在

研究结果表明微纳尺度金刚石单晶已表现出良好的弹性以及一定的塑性变形能力，颠覆了研究者对金刚石机械性能的传统认知，为未来通过尺寸及组织结构调控提高金刚石材料的韧性和塑性提供了科学依据。

两项工作第一作者为聂安民教授，燕山大学署名第一单位，得到了科技部(项目号2018YFA0703400)和国家基金委(项目号11725210,11672355,11702165和51672239)的大力支持。(编辑 褚玉晶)