资料硬度作为最直观的物理性质之一，不断是大家的研讨热点。金刚石作为自然界中硬度最高的资料，是资料硬度研讨范畴的标杆，其维氏刻压强度可到达100GPa。寻觅硬度超越金刚石的资料长期成为这范畴内科研工作者的一个应战目的，同时这类硬度极高的资料能被用作极端状况下的切削工具、钻头、产生极端高压的对顶砧等等，关于军事、科研、工业、民用都有很重要的意义。
最近国内有研讨小组经过在金刚石中引入纳米级别孪晶面，胜利合成出了硬度超越晶体金刚石一倍的纳米孪晶面金刚石（nt-Dia）构造[Nature，510，250–253（2014）]。该结果在引发人们热议的同时，也提出了很多应战。nt-Dia中孪晶面均匀厚度为5nm，这一颗粒尺寸使得资料处于反常Hall-Petch区域，作为纳米资料中被普遍考证的Hall-Petch效应以为，纳米资料尺寸存在一个阈值，阈值纳米尺寸对应的资料硬度最大，而处于反常Hall-Petch区域的资料硬度将会随纳米尺度减小而降落。很多人尝试对nt-Dia反常的硬度提升结果停止解释，包括运用分子动力学，传统剪切模型，计算弹性模量等等，但是都没有得到很好的效果。
上海交通大学孙弘教授小组不断努力于运用第一性原理计算办法关于资料的硬度特性停止探求，关于过渡金属硼化物新型超硬资料，以及各类特殊性质超硬资料都展开过深入的研讨。经过剖析实验发现，实验过程中运用硬度较小的金刚石压头去刻压硬度较大的nt-Dia，但是最终压头并没有损坏。基于这一察看，研讨小组提出了最大正压力刻压模型，并运用该模型对nt-Dia停止了形变模仿，胜利解释了处于反常Hall-Petch区域的nt-Dia资料硬度到达200GPa这一实验事实。计算发现孪晶面相关于普通晶界有着更低的界面能，在切向形变以及压头正压力的共同作用下，将会发作规律性挪动，使得资料在形变过程中，经过相变以及“旋转”的方式，从硬度较低的构造转变到硬度很高的构造，提升资料的硬度。
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