| 중국 다이아몬드보다 경도가 2배 높은 신소재 합성에서 세계적인 성과 | ||
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 천연다이아몬드가 2700년전에 발견된 자연계에서 경도가 가장 높은 재료로 인정받았다. 하지만 중국과학자들은 다이아몬드보다 경도가 2배 높은 신소재를 합성하는데 성공했다. 옌산대학(燕山大学)의 톈융쥔(田永君) 교수가 이끄는 연구팀은 길림대학의 마옌밍(马琰铭) 교수와 시카고대학의 왕옌빈(王雁宾) 교수와 협력연구를 통해 고온고압에서 나노쌍정구조의 다이아몬드 재료를 합성하였다고 밝혔다. 이 연구성과는 6월 12일에 출판된 세계 최고 권위 학술지 “네이처(Nature)”에 발표되었는데, 이는 2013년에 초경도 나노쌍정 입방질화붕소를 합성한데 이어 새롭게 올린 성과이다. 지난 2013년 톈융쥔 교수 연구팀은 우선 양파구조의 질화붕소 전구체를 이용해 고압에서 나노쌍정구조의 입방질화붕소를 성공적으로 합성하였다. 구체적으로 현미조직의 특징치수(평균 쌍정두께)를 3.8nm로 줄였는데 표면경도가 108GPa에 달하여 인조다이아몬드 단결정보다 높았다. 나노쌍정 입방 질화붕소의 성공적인 합성으로 재료경도, 인성과 열안정성을 동시에 높이는 새로운 경로를 개척한 것이다. 현재까지 흑연, 무정형 탄소, 유리 탄소와 C60 등 탄소전구체의 고압 상변화를 통해서도 나노쌍정구조의 다이아몬드를 획득하지 못하였다. 이 난제를 해결하기 위해 톈교수와 협력 연구팀은 양파구조의 탄소에 대한 고온고압에서의 상변화과정 연구에 착수하였다. 비교적 낮은 온도에서 양파구조의 탄소는 나노쌍정구조의 입방 다이아몬드를 형성하는 동시에 일종의 단사정계구조의 다이아몬드도 공생 성장한다는 점을 발견하였으며 논문에서 이를 “M－diamond”로 명명하였다. 비교적 높은 온도에서 양파구조의 탄소는 단일상의 나노쌍정구조의 다이아몬드로 변환되며 쌍정의 평균두께는 5nm정도로 감소된다. 이러한 나노쌍정 다이아몬드는 표면경도가 200GPa로 천연다이아몬드의 2배에 달하였고 공기 중의 초기 산화온도는 천연다이아몬드보다 200℃이상 높았으며, 전례가 없는 경도와 안정성을 구현하였다. 그동안 국가걸출청년과학기금프로젝트, 중점프로젝트, 혁신단체프로젝트 등의 지속적인 지원을 받아 재료경도의 이론과 실험연구에 몰두해온 톈융쥔 교수는 마침내 세계적인 성과를 올렸다. 정보출처 : http://www.cnbeta.com/articles/302039.htm |
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