隨著現代材料制造業和各類高科技領域的迅速發展,尋找除金剛石以外的新型超硬材料已成為材料科學和凝聚態物理領域的研究熱點。貴金屬氮化物因具備超高的體積彈性模量和獨特的電磁學性質而具有重要的理論研究意義和潛在的應用前景。但根據文獻報道,貴金屬氮化物只在超高溫高壓的極端環境下才能合成,這極大限制了對其性能的深入研究和在工業生產中的開發應用。
氮化鉑(ptn2)是第一個被人工合成的貴金屬氮化物。2004年gregoryanz等人以鉑片(pt)和液氮(n2)為反應原料,采用激光加溫金剛石對頂砧超高溫高壓實驗技術,在50gpa高壓和超過2000k高溫的條件下成功合成ptn2,并測得其體積彈性模量為372gpa,比純金屬pt高約100gpa;2006年young等人利用同樣的方法合成出兩種貴金屬氮化物,分別是在64gpa壓力和1800k高溫條件下合成氮化銥(irn2)和在43gpa壓力和1800k高溫條件下合成氮化鋨(osn2),測得osn2的體積彈性模量為358gpa,而irn2的體積彈性模量高達428gpa,這已非常接近金剛石的實驗值(440gpa);2007年crowhurst等人也利用激光加溫金剛石對頂砧的方法在58gpa高壓和1000k高溫的條件下合成氮化鈀(pdn2),2009年chen等人通過第一性原理計算得到pdn2的體積彈性模量為135gpa。
由此可見,雖然貴金屬氮化物的潛在硬度很高,但其所需的合成條件卻十分苛刻,這樣的合成條件限制了對其力學、熱學和電學等物理性能的深入研究。因此,探尋一種在相對較低溫壓條件下合成貴金屬氮化物的新方法,成為材料制備領域的一項關鍵技術。
目前以鋨基化學品為主打產品的泰坦新材公司,研究團隊正在以氮化鋨為起點,以一種全新的技術在合成貴金屬氮化物。