人物专访

田永君:敢于挑战金刚石硬度的科学家

2018年度陈嘉庚科学奖、陈嘉庚青年科学奖5月30日下午在北京揭晓并颁奖,燕山大学田永君院士团队“比天然金刚石更硬的人工材料合成”项目获2018年度陈嘉庚技术科学奖。

 

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天然金刚石自发现以来一直被公认为是自然界中最硬的材料。合成出比天然金刚石更硬的新材料和新型高性能超硬材料也一直是学术界和产业界的共同追求,而且这种追求依赖于可靠的设计理论。过去的十年里,基于Phillips的化学键介电理论建立了极性共价晶体硬度的微观模型,设计出了系列的新型超硬结构。随后,又揭示了多晶极性共价材料新的硬化机制,建立了多晶共价材料硬度与显微组织特征尺寸的定量关联,发现量子限域效应将主导多晶共价材料在纳米尺度的硬化。因此,纳米结构化仍将成为提高多晶材料硬度的有效手段,即使在发生晶界滑移的临界尺寸以下也是如此。据此,估计了纳米晶和纳米孪晶两种组织情况下多晶金刚石和cBN所能达到的最小组织尺寸及相对应的硬度。采用洋葱结构前驱体,成功地合成出极硬的纳米孪晶结构cBN和金刚石块材,平均孪晶厚度分别小到3.8nm和5nm。材料的硬度、韧性和热稳定性均得到明显提高,所得实验数据为多晶材料硬化模型也提供了实验佐证。这两种纳米孪晶结构超硬材料表现出了优异的综合性能,具有重要的潜在应用价值。


关于“陈嘉庚技术科学奖”


陈嘉庚科学奖是以著名爱国侨领陈嘉庚先生名字命名的科技奖励,其前身为陈嘉庚奖。2003年,中科院和中国银行共同出资成立陈嘉庚科学奖基金会,设立陈嘉庚科学奖,以奖励近期在中国做出的重大原创性科学技术成果;2010年陈嘉庚科学奖基金会又设立陈嘉庚青年科学奖,奖励在中国独立做出重要原创性科学技术成果的40岁以下的青年科技人才。这两个奖都按学科分设6个奖项,每两年评选一次。