完美！德国制备出超高强度立方氮化硅透明陶瓷

　　近日，德国电子同步加速器研究中心（DESY）的科学家，利用德国Max Voggenreiter （沃根瑞特）大腔体压机（Large Volume Press），首次得到了透明的立方氮化硅（c-Si3N4）样品。在高压下形成的立方氮化硅（c-Si3N4）是硬度仅次于金刚石的透明陶瓷材料，却能承受比金刚石更高的温度。金刚石所能承受的最高温度为750℃，而德国研制的立方氮化硅（c-Si3N4）材料能承受的最高温度达到1400℃，展现出优异的耐高温性能。不仅如此，由于Si元素和N元素的化学键非常坚固，立方氮化硅（c-Si3N4）化学性质极其稳定，具有较好的环境稳定性。因此未来可用于处于极端环境的超强视窗或部件结构中，如发动机、球轴承部件和切削工具等。

　　DESY的科学家们在大腔体压机（Large Volume Press）中，使用多面砧（Multi-Anvil），对六方氮化硅同时施加高温高压，在压强15.6Gpa（15.6万倍大气压）和1800℃条件下，氮化硅的六方结构转变为立方对称结构（也称为“尖晶石结构”），制备出直径2毫米的立方氮化硅（c-Si3N4）透明陶瓷圆片，这是氮化硅陶瓷首个透明样品。

　　XRD晶体结构分析结果表明，制备的立方氮化硅（c-Si3N4）材料完全转变为立方相。DESY的科学家表示，氮化硅材料的六方结构向立方结构的转变与碳材料的转变类似，碳材料在常温常压下为六方结构（石墨），施加高温高压后转变为透明的金刚石，也为立方结构。

　　氮化硅的透明度与其内部的晶界有关，晶界中的空隙将降低其透明度。对于经过高压形成的材料来说，其晶界一般都非常薄，一些空位如氧空位也不会聚集在晶界周围，而是分布在整个材料范围内，使得样品具有高透明度。

　　立方氮化硅（c-Si3N4）材料是目前最硬、强度最高的透明尖晶石陶瓷材料，将对未来超硬、高强度、耐高温结构中发挥重要作用。

　　原文链接：https://bib-pubdb1.desy.de/record/319816/files/srep44755.pdf‍