尋找新型碳材料一直是材料領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題。作為自然界中最豐富的元素之一，碳具有多種雜化成鍵方式，形成的碳材料結(jié)構(gòu)豐富、性質(zhì)迥異，應(yīng)用也極為廣泛，因此，幾乎每一種新碳材料的發(fā)現(xiàn)都引發(fā)了研究熱潮。近年來，非晶材料因展現(xiàn)出如各向同性等不同于晶態(tài)材料的顯著特點，越來越受到人們的關(guān)注。探索新型非晶材料建立結(jié)構(gòu)與物性之間的關(guān)聯(lián)，是非晶材料領(lǐng)域的重要課題。全sp3非晶碳塊體材料的合成對非晶材料領(lǐng)域也具有重要意義。

近日，由吉林大學(xué)超硬材料國家重點實驗室劉冰冰教授團(tuán)隊主導(dǎo)的，上海大學(xué)高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備省部共建國家重點實驗室的電磁冶金與高溫合金葉片團(tuán)隊參與的超高壓制備新型碳材料的研究取得重大突破。該研究采用吉林大學(xué)超硬材料國家重點實驗室自主發(fā)展的大腔體壓機(jī)超高壓關(guān)鍵技術(shù)，利用C60碳籠壓致塌縮形成的“非晶碳團(tuán)簇”這一新的構(gòu)筑基元，探索了其在20-37 GPa壓力范圍內(nèi)的溫壓反應(yīng)相圖，首次成功實現(xiàn)了高質(zhì)量、毫米級、透明的近全sp3非晶碳塊體材料的合成。上海大學(xué)電磁冶金與高溫合金葉片團(tuán)隊負(fù)責(zé)利用高能X射線衍射表征樣品，利用獨自開發(fā)的解析技術(shù)揭示了該材料是由具有短/中程序的四配位類金剛石sp3碳團(tuán)簇形成的非晶結(jié)構(gòu)，破解了近全sp3非晶碳結(jié)構(gòu)解析的難題。

近期，相關(guān)研究成果以“Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene”為題發(fā)表于Nature雜志。這些突破性成果被Nature審稿人高度評價為“非晶材料領(lǐng)域的重大進(jìn)展”，“為超硬材料家族添加了獨特的一員”，“提供了新穎的物理特性表征，對凝聚態(tài)物理和化學(xué)領(lǐng)域都是原創(chuàng)且極其有趣的”。

上海大學(xué)電磁冶金與高溫合金葉片團(tuán)隊二十多年來致力于研究利用電磁冶金技術(shù)實現(xiàn)高品質(zhì)材料制造。在負(fù)責(zé)人任忠鳴教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊先后攻克了定向凝固過程中多場耦合作用下合金凝固組織演變規(guī)律的模擬技術(shù)難題，建立定向凝固過程中冶金缺陷控制理論，突破了F級單晶空心葉片定向凝固，雙層壁單晶導(dǎo)向葉片制造等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，完成了先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)雙層壁單晶導(dǎo)向葉片和F級重型燃機(jī)用高溫合金定向凝固渦輪葉片的試制，打破了國外的封鎖，為我國先進(jìn)商用航空發(fā)動機(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)提供了重要支持。團(tuán)隊在磁場影響材料原子級別微觀結(jié)構(gòu)方面的深入研究和深厚積累，為本項成果的取得提供了有力支持。此次，跨學(xué)科的成功合作體現(xiàn)了中國科研人團(tuán)結(jié)一致的精神，攻堅克難的決心，“紅色學(xué)府”的信念，上大人的初心，自強(qiáng)不息的傳承。