氮化碳和金刚石 谁的键能强大
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/28 02:48:11
氮化碳和金刚石 谁的键能强大
氮化碳和金刚石 谁的键能强大
氮化碳和金刚石 谁的键能强大
金刚石
金刚石更大
碳氮键比碳碳键短 键能大
20世纪80年代末，美国科学家I’IU和Co-henE4’设计了类似p-Si3N4的新型化合物p-C3N4，采用固体物理和量子化学理论，计算了它的体模量、能带和品格常数，发现氮化碳的体模量达到金刚石的数值范围。由于物质的硬度与体模量成正比，这样序C3N4的硬度有可能达到金刚石的硬度，这引起世界各国科学家的关注。1994年，I’IU公布了他的研究新成果E53，他采用了可变品格模型分子动力学（VCS—...
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20世纪80年代末，美国科学家I’IU和Co-henE4’设计了类似p-Si3N4的新型化合物p-C3N4，采用固体物理和量子化学理论，计算了它的体模量、能带和品格常数，发现氮化碳的体模量达到金刚石的数值范围。由于物质的硬度与体模量成正比，这样序C3N4的硬度有可能达到金刚石的硬度，这引起世界各国科学家的关注。1994年，I’IU公布了他的研究新成果E53，他采用了可变品格模型分子动力学（VCS—MD）从头计算法，扩展了低能量C3N4固体的理论研究，指出C3N4可能具有3种结构：六角品系的p相、立方品系的闪锌矿结构和三角品系的类石墨结构。1996年，美国的Jeter和Hemley仍然采用第一性原理从头计算法，但改变了计算过程。使用初始条件时，采用共扼梯度法使电子自由度达到最小；使用边界条件时采用周期函数，将电子的波函数以平面波展开；使用了扩展标准守恒和强度守恒（ENHC）阳势。得到了5种结构的C3N4，它们分别是n相、p相、立方相缺陷闪锌矿结构、立方相硅锌矿E结构和类石墨相。除类石墨相以外，其它4种都是超硬材料。其中立方相硅锌矿E结构c—C3N4的体模量超过了金刚石。因此，氮化碳有可能具有达到或超过金刚石的硬度。
合成氮化碳的成功，是分子工程学十分杰出的范例。作为超硬材料的氮化碳，预期还有其它许多宝贵的物理化学性质，研究氯化碳成为世界材料科学领域的热门课题。合成氮化碳的主要方法有直流和射频反应溅射法、激光蒸发和离子束辅助沉积法、ECR—CVD法、双离子束沉积法等。日本冈山大学采用电子束蒸发离子束辅助沉积法获得的氮化碳薄膜，达到目前氮化碳的最高显微硬度：63.8GPa。我国清华大学也获得60.8GPa的高硬度氮化碳。武汉大学合成的氮化碳硬度达到50.OGPa，并沉积到高速钢麻花钻上，获得非常好的钻孔性能。制备氮化碳超硬涂层的关键技术是避免石墨相的析出。
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