1.3　其他超硬材料

人们一直致力于探索更多类型超硬材料，早期的研究主要是寻找具有极强共价键的化合物[8～10]，鉴于共价键常出现于含B、C、N和O等轻元素的化合物中，早期发现的超硬材料，多数是这些元素的组合，如BC2N[11～13]、B4C、B6O[14]、C3 和B等。随后研究范围进一步扩大，包含Mo、Tc、Ru、Rh、W、Re、Os和Ir在内的过渡金属与轻的共价元素B、C和N形成的氮化物或者碳化物以及硼化物成为了另外一类超硬材料[17～20]。在这些共价元素的过渡金属化合物中，高价电子密度、过渡金属元素的d电子和共价元素的p电子之间的强的杂化和小的弹性各向异性，使得它们呈现出强的不可压缩性和高的硬度。基于这些原因，许多人认为共价元素的过渡金属化合物是超硬材料的强有力的替代者。

2003年Irifune等以多晶石墨为原料，在12～25GPa、1873～2473K的高压高温条件下制备了纳米聚晶金刚石[21]。其努普硬度高达120～140GPa，高于单晶金刚石的（100）面和（001）面的硬度（约115GPa）。

2013年燕山大学田永君教授领导的研究组与国内外科学家合作，在多晶超硬材料合成技术和超硬材料硬化机理研究方面取得突破性进展，利用高温高压技术成功地合成出超高硬度的纳米孪晶结构立方氮化硼块材，并提出了材料硬化新机制。其研究成果发表在《Nature》杂志上[22]。优异的综合性能表明，纳米孪晶结构立方氮化硼是一种工业界期盼已久的刀具材料。这一研究成果向人们展现了合成高性能超硬材料的新途径——获得超细纳米孪晶结构。根据此硬化机制，随后又成功地合成出硬度两倍于天然金刚石的纳米孪晶结构金刚石块材[23]。上述成果使人工合成极硬材料出现了突破性的进展。