氮化碳的硬度非常接近金剛石,具體表現為:
氮化碳的硬度範圍廣泛,從3-40 GPa不等。
某些特定條件下合成的氮化碳硬度甚至超過金剛石,達到170 GPa以上。
英國愛丁堡大學的研究表明,在特定條件下合成的氮化碳硬度介於78GPa到86GPa之間,這取決於形成的晶體結構。
氮化碳的高硬度得益於其獨特的化學和晶體結構:
化學結構上,氮化碳(CN)的分子由一對氮原子和一個碳原子構成,這種結構有助於形成更牢固的鍵合。CN分子中的氮原子和碳原子之間的鍵長比金剛石中的碳原子鍵長更短,結合更緊密,這是氮化碳硬度超過金剛石的一個原因。
晶體結構上,氮化碳類似於金剛石,屬於同一類純碳類晶體。在氮化碳中,一部分碳原子被氮原子取代,形成一些鍵長和鍵角有微小改變的碳氮鍵。這種微小改變使得氮化碳比金剛石更難斷裂,更有彈性,所以更難受到外力的影響。
綜上所述,氮化碳的硬度非常接近甚至在某些條件下超過金剛石,使其成為一種極具潛力的材料,可套用於切割工具、感測器甚至炸藥的製造等領域。