随着现代材料制造业和各类高科技领域的迅速发展,寻找除金刚石以外的新型超硬材料已成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点。贵金属氮化物因具备超高的体积弹性模量和独特的电磁学性质而具有重要的理论研究意义和潜在的应用前景。但根据文献报道,贵金属氮化物只在超高温高压的极端环境下才能合成,这极大限制了对其性能的深入研究和在工业生产中的开发应用。
氮化铂(ptn2)是第一个被人工合成的贵金属氮化物。2004年gregoryanz等人以铂片(pt)和液氮(n2)为反应原料,采用激光加温金刚石对顶砧超高温高压实验技术,在50gpa高压和超过2000k高温的条件下成功合成ptn2,并测得其体积弹性模量为372gpa,比纯金属pt高约100gpa;2006年young等人利用同样的方法合成出两种贵金属氮化物,分别是在64gpa压力和1800k高温条件下合成氮化铱(irn2)和在43gpa压力和1800k高温条件下合成氮化锇(osn2),测得osn2的体积弹性模量为358gpa,而irn2的体积弹性模量高达428gpa,这已非常接近金刚石的实验值(440gpa);2007年crowhurst等人也利用激光加温金刚石对顶砧的方法在58gpa高压和1000k高温的条件下合成氮化钯(pdn2),2009年chen等人通过第一性原理计算得到pdn2的体积弹性模量为135gpa。
由此可见,虽然贵金属氮化物的潜在硬度很高,但其所需的合成条件却十分苛刻,这样的合成条件限制了对其力学、热学和电学等物理性能的深入研究。因此,探寻一种在相对较低温压条件下合成贵金属氮化物的新方法,成为材料制备领域的一项关键技术。
目前以锇基化学品为主打产品的泰坦新材公司,研究团队正在以氮化锇为起点,以一种全新的技术在合成贵金属氮化物。