เพชรกระทบทั่งด้วยแรงดันสูงเป็นพิเศษเกินความดัน GPA 500 GPA

เมื่อเร็ว ๆ นี้ศาสตราจารย์ Huang Xiaoli จากคณะวิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Jilin, ศาสตราจารย์ Tang Aoqing จากมหาวิทยาลัย Jilin, ศาสตราจารย์ Cui Tian จากมหาวิทยาลัยหนิงโบและคนอื่น ๆ มีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญ พวกเขาได้รับแรงกดดันจาก GPA 500 ครั้งเป็นครั้งแรกในประเทศจีน ผลการวิจัยที่มีชื่อว่า "สมการรวมของสถานะของทังสเตนสูงถึง 527 เกรดเฉลี่ยโดยใช้เซลล์ทั่งเพชรที่ถูกดัดแปลง" ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Phys รายได้ B 111, 21, 4101 (2025)

 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญได้เกิดขึ้นในเทคโนโลยีการโหลดแรงดันสูง แต่ได้รับแรงกดดันสูงกว่า 400 เกรดเฉลี่ยโดยใช้เซลล์เพชร Anvil แบบดั้งเดิม (DAC) ยังคงเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญ การศึกษาทดลองก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการเสียรูปรูปถ้วยสองครั้งของเพชรเป็นปัจจัย จำกัด ในการบรรลุแรงดัน 400 GPa ตาม DAC แบบดั้งเดิม การพัฒนาเทคโนโลยีแรงดันไฟฟ้าแรงสูงพิเศษใหม่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเร่งด่วนในสาขานี้ ในปัจจุบัน DAC สองขั้นตอน (DS DAC) โดยใช้เพชรนาโนคริสตัล (NCD) ซีกโลกเนื่องจากทุติยภูมิทุติยภูมิสามารถได้รับแรงดัน 1 TPA อย่างไรก็ตามความยากลำบากในการทดลองที่ซับซ้อนของ DS DAC และขนาดและรูปร่างที่รุนแรงของซีกโลก NCD จำกัด การใช้งานเพิ่มเติมในการโหลดตัวอย่างและการวัดในแหล่งกำเนิด ในปีพ. ศ. 2561 ทีม Dewaele และ Jenei เสนอแบบจำลอง Diamond Anvil Cell (T-DAC) แบบอิสระเพื่อให้ได้แรงกดดันสูงกว่า 500 GPA แต่การทดลองที่ตามมาล้มเหลวในการผ่านขีด จำกัด แรงดัน 500 GPa ในปัจจุบันพารามิเตอร์การออกแบบและรูปแบบการกระจายความเครียดของ T-DAC ยังคงไม่ชัดเจนดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะเปิดเผยการกระจายความดันพื้นผิวและกลไกการเสียรูปภายใต้ความดันสูงสุด

 

ทีมวิจัยขยายสมการสถานะ isothermal ของโลหะทังสเตน (W) ไปยังบันทึกปัจจุบันของ 527 GPA แรงดันสูงมากขึ้นอยู่กับสมการทองคำของสถานะ (EOS) ที่ได้รับจากการทดลองรังสีเอกซ์ของซินโครตรอน (MT DACs) ผลการวิจัยระบุว่าเมื่อถูกบีบอัดเป็นแรงดันสูงสุด 527 GPA โครงสร้างผลึกของทังสเตนยังคงรักษาโครงสร้างลูกบาศก์ (BCC) ของร่างกายไว้เป็นศูนย์กลางและไม่มีการเปลี่ยนเฟสเกิดขึ้น ด้วยการใช้กระบวนการตัดเฉือนแบบวงแหวนที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายแรงของ MT DAC ขีด จำกัด แรงดันของ DAC แบบดั้งเดิมที่ 400 GPA ได้รับความสำเร็จอย่างประสบความสำเร็จทำให้เกิดแรงกดดันสูงเป็นพิเศษสูงกว่า 500 GPA การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์แสดงให้เห็นว่า Boehler Almax Type MT DAC มีความเครียดที่เทียบเท่าสูงสุดต่ำมากและความเครียดหลักสูงสุดซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรับปรุงขีด จำกัด แรงดัน ผลการวิจัยนี้จะให้การอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการขยายเทคโนโลยีการโหลดแรงดันและการปรับเทียบความดันทดลองภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรง

 

ผู้เขียนคนแรกของบทความนี้คือ Ding Yingji นักศึกษาปริญญาเอกที่ห้องปฏิบัติการสำคัญแห่งชาติของวัสดุสูงและวัสดุ Superhard, มหาวิทยาลัย Jilin ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องคือศาสตราจารย์ Huang Xiaoli และรองศาสตราจารย์ Jiang Shuqing จากคณะวิชาฟิสิกส์มหาวิทยาลัย Jilin และศาสตราจารย์ Cui Tian จากมหาวิทยาลัย Ningbo การศึกษาครั้งนี้ได้รับเงินทุนจากโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญระดับชาติสำหรับนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์รวมถึงการสนับสนุนที่แข็งแกร่งจากแหล่งรังสีเซี่ยงไฮ้ซิงเกิ้ลซิงโครตรอนและแหล่ง ESRF ของฝรั่งเศส

 

ลิงค์ข้อความเต็มของกระดาษ:

https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/physrevb.111.214101