金刚石,俗称“钻石”,是当今世界物质中集最大硬度、最大热导率、最小压缩率、最宽透光波段、最快声速、抗强酸强碱腐蚀、抗辐射、击穿电压高、载流子迁移率大等多种优异性能于一体的极限性功能材料,它广泛应用于工业、军事、科技、医疗、珠宝等诸多领域。例如:它被广泛地用于高精度机械加工、半导体激光器和高功率激光武器等的散热片、航空航天及深海领域的红外分光用窗口材料、高端拉丝模、高端相机的摄像头、石油钻井钻头、金刚石对顶砧(DAC)的压头、饰品等。鉴于金刚石潜在的科研与商业价值,国外对金刚石合成技术是绝密的。因此,拥有独立知识产权的先进高性能金刚石合成技术,对一个国家未来的整个工业化发展、科技水平的全面提高、国防力量的整体增强等都将起着极其重要的作用。
图为在实验室合成的金刚石大单晶(0.5mm/格)
2017年6月,在吉林大学超硬材料国家重点实验室“长江学者”贾晓鹏教授、“新世纪优秀人才”马红安教授的大力支持和铜仁学院领导的关心与帮助下,李勇课题组在高精密国产六面顶高压设备上采用温度梯度法成功合成了尺寸达7.6 mm,重量达1.65克拉的优质金刚石大单晶,该技术填补了贵州省人工合成金刚石大单晶领域的空白。为了满足目前市场上金刚石大单晶供不应求的局面,本课题组正在积极开展金刚石大单晶的产业化研究。该研究的进行得到了国家自然科学基金、中国博士后基金面上项目、贵州省教育厅自然科学基金重点项目、贵州省科技厅联合基金项目、铜仁学院博士科研项目等项目的资助。
李勇课题组主要从事高温高压极端物理环境中的物质相变研究,尤其是超硬材料的高压制备及应用研究,课题组主要依托位于敏行楼的高压物相实验室。高压下出现的异于常态物质结构和性质的高压相是探索新材料的源泉。高压研究是获得现代国防关键数据的重要途径。实验室围绕超硬多功能材料、常压下难以制备的新材料以及高压科学开展研究。主要方向:(1)超硬与新型功能材料的高温高压合成。研究在高温高压下合成超硬材料的物理问题和关键技术,提高超硬材料品质,探索利用高温高压等条件制备新型功能材料及常压下难以制备的新材料,推动研究成果产业化。(2)高压对物质结构和性质的影响与高压相变。发展高压下拉曼光谱、X光衍射、红外光谱、电学测量等高压原位微区测量技术,建立高压下的理论体系,探索高压下体材料的结构、性质及相变规律,为制备超硬和多功能高压相材料提供实验与理论依据。
【李勇个人简介】
李勇,男,山东省济宁市人,2013年博士毕业于吉林大学超硬材料国家重点实验室。现为铜仁学院教授、贵州省“千” 层次人才。主要研究方向为超硬多功能材料的高压合成及性能应用研究。近5年来,以第一作者身份发表论文20余篇,其中SCI、EI、北大核心收录学术论文12篇。目前,主持国家自然科学基金项目、中国博士后面上项目、贵州省教育厅重大创新群体项目、贵州省科技厅联合基金项目等7项。