本文根據大阪大學研究成果發佈資料編譯而成
大阪大學研究生院工學研究科的研究生片桐健登（博士2年級，文科省委託專案特任研究員）和副教授尾崎典雅，與愛媛大學地球深部動力學研究中心的入舩徹男教授等人組成的研究團隊，明確了奈米多晶狀態金剛石高速變形時的強度。
像石牆那樣不留縫隙地擠在一起的多晶材料比相同尺寸的單晶材料強度更高。此次，研究團隊將最大數10奈米尺寸的微晶燒結在一起，形成了「奈米多晶」狀態的金剛石，然後向其施加超高壓力，調查了其強度。實驗採用日本國内脈衝輸出功率最大的雷射XII號雷射進行。觀察發現，最大施加1,600萬個大氣壓力（地球中心壓力的4倍以上）時，金剛石體積等比縮小至原來的一半以下。
此次獲得的實驗數據表明，奈米多晶金剛石（NPD）的強度達到了普通單晶金剛石的2倍以上。另外還發現，NPD是迄今爲止調查過的所有材料中強度最高的。
圖：奈米多晶與單晶的區別（上），以及實驗獲得的奈米多晶金剛石的壓力-體積關係（下）。研究發現，與單晶金剛石相比，奈米多晶金剛石不容易變形。
高密度合成10奈米尺寸金剛石微晶的奈米多晶金剛石（NPD）是日本特有的技術成果，隨着發現奈米晶間的相輔作用會對強度產生顯著影響，預計NPD作爲超高強度材料受到的期待會進一步提升。
研究團隊利用高強度脈衝雷射，在數奈秒的極短時間内使合成的密度與單晶相同的NPD發生了高速變形，並透過自主開發的利用光的都卜勒效應的高精度觀測系統，成功地即時測量了壓縮變形特性。由此發現，NPD在高速變形下大約擁有208萬個大氣壓力的彈性強度。這個數值是單晶金剛石的2倍以上。NPD與單晶金剛石之間的巨大強度差異表明，在高速變形下，奈米晶粒之間的相輔作用變得更加明顯。
論文資訊
題目：Shock response of full density nanopolycrystalline diamond
期刊：PhysicalReview Letters
URL：journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.185701
研究成果發佈資料
編譯：JST客觀日本編輯部
