金剛石,俗稱“鉆石”,是當今世界物質中集最大硬度、最大熱導率、最小壓縮率、最寬透光波段、最快聲速、抗強酸強堿腐蝕、抗輻射、擊穿電壓高、載流子遷移率大等多種優異性能于一體的極限性功能材料,它廣泛應用于工業、軍事、科技、醫療、珠寶等諸多領域。例如:它被廣泛地用于高精度機械加工、半導體激光器和高功率激光武器等的散熱片、航空航天及深海領域的紅外分光用窗口材料、高端拉絲模、高端相機的攝像頭、石油鉆井鉆頭、金剛石對頂砧(DAC)的壓頭、飾品等。鑒于金剛石潛在的科研與商業價值,國外對金剛石合成技術是絕密的。因此,擁有獨立知識產權的先進高性能金剛石合成技術,對一個國家未來的整個工業化發展、科技水平的全面提高、國防力量的整體增強等都將起著極其重要的作用。
圖為在實驗室合成的金剛石大單晶(0.5mm/格)
2017年6月,在吉林大學超硬材料國家重點實驗室“長江學者”賈曉鵬教授、“新世紀優秀人才”馬紅安教授的大力支持和銅仁學院領導的關心與幫助下,李勇課題組在高精密國產六面頂高壓設備上采用溫度梯度法成功合成了尺寸達7.6 mm,重量達1.65克拉的優質金剛石大單晶,該技術填補了貴州省人工合成金剛石大單晶領域的空白。為了滿足目前市場上金剛石大單晶供不應求的局面,本課題組正在積極開展金剛石大單晶的產業化研究。該研究的進行得到了國家自然科學基金、中國博士后基金面上項目、貴州省教育廳自然科學基金重點項目、貴州省科技廳聯合基金項目、銅仁學院博士科研項目等項目的資助。
李勇課題組主要從事高溫高壓極端物理環境中的物質相變研究,尤其是超硬材料的高壓制備及應用研究,課題組主要依托位于敏行樓的高壓物相實驗室。高壓下出現的異于常態物質結構和性質的高壓相是探索新材料的源泉。高壓研究是獲得現代國防關鍵數據的重要途徑。實驗室圍繞超硬多功能材料、常壓下難以制備的新材料以及高壓科學開展研究。主要方向:(1)超硬與新型功能材料的高溫高壓合成。研究在高溫高壓下合成超硬材料的物理問題和關鍵技術,提高超硬材料品質,探索利用高溫高壓等條件制備新型功能材料及常壓下難以制備的新材料,推動研究成果產業化。(2)高壓對物質結構和性質的影響與高壓相變。發展高壓下拉曼光譜、X光衍射、紅外光譜、電學測量等高壓原位微區測量技術,建立高壓下的理論體系,探索高壓下體材料的結構、性質及相變規律,為制備超硬和多功能高壓相材料提供實驗與理論依據。
【李勇個人簡介】
李勇,男,山東省濟寧市人,2013年博士畢業于吉林大學超硬材料國家重點實驗室?,F為銅仁學院教授、貴州省“千” 層次人才。主要研究方向為超硬多功能材料的高壓合成及性能應用研究。近5年來,以第一作者身份發表論文20余篇,其中SCI、EI、北大核心收錄學術論文12篇。目前,主持國家自然科學基金項目、中國博士后面上項目、貴州省教育廳重大創新群體項目、貴州省科技廳聯合基金項目等7項。