2024年3月，俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所（Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences）、斯科尔科沃科学技术研究院（Skoltech）等联合研究团队发表一项研究，通过金属铌使金刚石金属化，来提高金刚石和过渡金属之间的附着力。当铌在金刚石表面形成碳化铌膜后，具有超导特性。这种金刚石膜在未来科学技术领域，尤其是单光子探测器方面很有前景，将可能制备出高热导率的超灵敏量子检测设备。相关研究成果以“Synthesis and characterization of niobium carbide thin films on diamond surface for superconductive application”为题发表于Journal of Alloys and Compounds期刊上。 金刚石，两个局限性金刚石不仅可以闪耀的珠宝，在工业领域也大有可为。金刚石由于具有极高的硬度、良好的耐磨性和光电热等特性，广泛应用于磨料磨具、光学器件、新能源汽车和电子封装等领域。“不过，金刚石有两个局限性，一是大尺寸金刚石衬底的合成，二是金属触点与金刚石表面的附着力差”，研究人员Stanislav Evlashin在媒体声明中说到，“当我们研究电离辐射探测器，用金或者其他材料制成触点时，这种触点与金刚石的附着力非常差。当时，我们就想知道如何克服这种附着力差的问题”。在实际应用中，由于金刚石表面惰性强，与很多物质结合困难，制约了其应用与推广。金刚石表面金属化则是最有效方法之一，它可以赋予金刚石表面新的特性，例如优异的导热性、良好的热稳定性、改善的润湿性以及其原有的物理和化学性能。目前，金刚石表面镀层使用的金属材料是钛、铬、钽、锆等金属。当它们与碳原子相互作用时，会形成一层金属碳化物。而该研究的作者们选择金属铌。铌作为过渡金属，常温下，不与空气发生反应，在氧气中红热时也不会被完全氧化，在高温下能与硫、氮、碳直接化合。它也能够在金刚石表面形成化学稳定的碳化铌膜 (NbxCy)。这也是该研究团队选择的原因之一。通常，碳化铌薄膜可以通过反应磁控溅射、热反应扩散、化学溶液和聚合物沉积等方法获得。但由于 Nb 的熔点极高（2751 K）且与化学计量组成存在显著偏差，合成碳化铌薄膜仍然是一项挑战。合成混合物中碳的缺乏或过量会导致碳空位或无定形碳过量，从而相应地降低此类碳化物的各种性能。因此，达到 NbC 的化学计量完美性是改善所得薄膜导电性能的重要任务。在金刚石表面制造超导体研究人员通过磁控溅射将铌沉积在金刚石表面，并在真空中退火以形成 NbC。并尝试在金刚石表面制造超导体。通过对碳化铌的晶格常数随碳缺陷浓度变化的理论计算表明，所获得的碳化铌层具有超导特性。 “我们尝试在金刚石表面制造超导体，并意识到如果我们在金刚石表面沉积铌，然后对其进行退火，退火过程中会发生以下相变：铌膜在加热后会变成Nb₂C化合物，在进一步加热到1200℃以上会变成NbC。”Evlashin说道。该研究的共同作者，能源转型中心教授Alexander Kvashnin补充说到，“对碳化铌超导特性的计算表明，在19.4 K的温度下发生了超导转变，这与实验测量值非常接近，”Kvashnin 说道。值得注意的是，与其他铌基合金相比，该实验获得的碳化铌薄膜质量很高。根据碳缺陷浓度，对碳化铌晶格常数的理论计算表明，在金刚石上合成碳化铌的方法可以获得高质量的碳化铌，其晶格参数接近无缺陷材料。“碳化铌薄膜中缺陷浓度较低，从而使电子扩散值足够高，这一点，加上观察到的超导特性，对于量子检测设备具有实际意义。”莫斯科国立师范大学的研究科学家Anna Kolbatova表示，“将具有超导特性的碳化铌膜涂在金刚石表面，则有可能利用其高导热性制造出超灵敏探测器。金刚石的高导热性将有助于检测信号——这比其他材料检测速度快得多。”该研究为金刚石金属化问题提供了解决方案，即在金刚石表面形成化学计量完美的 NbC 薄膜。通过磁控溅射将铌沉积在金刚石表面，并在真空中退火以在不同温度下形成 NbC。金刚石上的这种薄膜在各个科学技术领域，尤其是单光子探测器方面都有很大的应用前景。这项研究涉及两个项目。第一个项目是“研究合金元素对纳米结构碳材料电化学特性的影响，以创建有前途的电流源”，旨在获得可用于创建新一代电化学源的结果。第二个项目是“基于二维范德华结构的新一代量子探测器和单光子源”，旨在开发超越传统量子探测设备的量子探测设备。DOI ：10.1016/j.jallcom.2023.173266活动推荐第八届国际碳材料大会暨产业展览会——金刚石前沿论坛
根据环洋市场咨询（Global Info Research)项目团队最新调研，预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元，2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池，大多数是锂聚合物电池，相较其他电池，锂聚合物电池具有较高的能量密度，较长寿命，同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等，前五大厂商占有全球
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