石墨转化为金刚石研究综述.docx
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石墨转化为金刚石研究综述
《文献检索》课程报告小组号：
16
学号
姓名
分数
备注
组长
组员
组员
石墨转变为金刚石的研究综述
任课教师：
评分项目
满分
得分
文本格式规范
15%
应用检索原理检索方法情况
20%
检索文献的范围和类型
20%
参考文献的引用和著录规范
10%
结论的准确性
25%
各小组成员在课题完成中担负的责任大小
5%
课题组成员系数
5%
阅卷老师签字：
完成日期：
二〇一四年十一月二十三日
目录
第一部分文献检索策略描述4
1.分析研究课题4
1.1所属学科4
1.2所需文献类型4
1.3语种范围4
1.4所需文献年代范围4
2.检索词4
3.检索系统4
4.实施检索6
4.1维普中文科技期刊数据库6
4.1.1检索式6
4.1.2检索截图6
4.1.3题录列表7
4.1.4获取方法11
4.2读秀图书搜索平台11
4.2.1检索式11
4.2.2检索截图11
4.2.3题录列表12
4.2.4获取方法15
4.3中国知网15
4.3.1检索式15
4.3.2检索截图15
4.3.3题录列表16
4.4.4获取方法22
4.4中国学术期刊全文数据库（世纪期刊）22
4.4.1检索式22
4.4.2检索截图22
4.4.3题录列表23
4.4.4获取方法27
第二部分：
石墨转变为金刚石的研究综述28
摘要28
关键词28
引言28
1、Ar离子束轰击在石墨表面形成六方金刚石纳米晶29
2、化学气相沉积金刚石薄膜29
3、用纳米石墨用碳源在高温高压下合成条形金刚石29
4、在超高压高温下，石墨直接转变为金刚石30
4.1分析30
4.2计算30
4.2．1超高压高温下石墨和金刚石的晶格常数30
4.2．2石墨和金刚石的价电子结构31
4.2．3石墨/金刚石各晶面的共价电子密度及其密度差32
结论32
参考文献33
第三部分:
课题组成员分工及心得35
第一部分文献检索策略描述
1.分析研究课题
1.1所属学科
物理，化学
1.2所需文献类型
图书，连续出版物（期刊）
1.3语种范围
英语，中文
1.4所需文献年代范围
1990年—2014年
2.检索词
石墨、金刚石、C的同系物、Graphite、Diamond、HomologuesofC。
3.检索系统
检索系统名称
网址
收录范围
中国知网
语种：
中文
学科：
石油工程,储运工程,地球科学与勘探技术,能源科学与技术,环境科学与工程,生物工程,化学化工,机械工程,材料科学与工程,计算机科学与软件工程,电子信息工程,建筑工程,物理学,数学,经济管理科学,人文社会科学,法学,外语教学与语言学,体育科学
资料类型：
期刊、博硕士论文、会议、报纸、外文文献、年鉴、百科、词典、统计数据、专利、标准、
图片、古籍、引文、学术辑刊、高等教育精品、科普、精品文化、精品文艺作品、党建期刊、经济信息、政报公报、成果、法律
读秀图书搜索平台
语种：
中文
学科：
石油工程,储运工程,地球科学与勘探技术,能源科学与技术,环境科学与工程,生物工程,化学化工,机械工程,材料科学与工程,计算机科学与软件工程,电子信息工程,建筑工程,物理学,数学,经济管理科学,人文社会科学,法学,外语教学与语言学,体育科学
文献类型;知识图书期刊报纸专利标准视频人物词条词典学位论文会议论文法律法规课程文档考试辅导博客论坛网页图片
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中国学术期刊全文数据库（世纪期刊）
http:
//172.16.152.101/kns55/
语种：
中文
学科：
石油工程,储运工程,地球科学与勘探技术,能源科学与技术,环境科学与工程,生物工程,化学化工,机械工程,材料科学与工程,计算机科学与软件工程,电子信息工程,建筑工程,物理学,数学,经济管理科学,人文社会科学,法学,外语教学与语言学,体育科学
资料类型：
期刊
维普中文科技期刊数据库
语种：
中文、英文、日本语
学科：
石油工程,储运工程,地球科学与勘探技术,能源科学与技术,环境科学与工程,生物工程,化学化工,机械工程,材料科学与工程,计算机科学与软件工程,电子信息工程,建筑工程,物理学,数学,经济管理科学,人文社会科学,法学,外语教学与语言学,体育科学
资料类型：
期刊
4.实施检索
4.1维普中文科技期刊数据库
4.1.1检索式
关键词=石墨并且关键词=金刚石
4.1.2检索截图
4.1.3题录列表
[1]【题名】宝石之王金刚石
【作者】宋伟
【机构】贵阳市第十三中学
【刊名】初中生辅导.2014（3）.-57-59
【文摘】金刚石是自然界中最硬的物质，它晶莹美丽，含量稀少，因此被人们誉为宝石之王。
坚硬、漂亮的金刚石与又软又滑的石墨都是由碳元素组成的同胞兄弟，
[2]【题名】超高压高温下石墨向金刚石直接转变的EET理论分析
【作者】许斌;吕美哲;田彬;范小红;温振兴
【机构】山东建筑大学材料科学与工程学院,济南250101
【刊名】人工晶体学报.2013（12）.-2509-2514
【文摘】石墨向金刚石在超高压高温下的转变机理经过了数十年的探讨，至今未形成定论。
本文根据固体和分子经验电子理论（EET理论），分别计算了静压超高压高温条件下立方合成立方金刚石过程中石墨和金刚石的价电子结构，获得了石墨和金刚石12组不同组合晶面间的价电子密度。
结果表明，在超高压高温下其电子密度差均大于10％，说明石墨／金刚石晶面的价电子结构差异太大，不能诱发石墨向立方金刚石的直接转变。
分析认为：
超高压高温下，石墨先分解出一亚稳相后再转变成立方金刚石结构。
[3]【题名】石墨通过爆炸相变为金刚石的新结构位置转变模型（下）
【作者】张凯;张路青
【机构】中国大连凯峰超硬材料有限公司,辽宁大连116025
【刊名】超硬材料工程.2013（3）.-34-38
【文摘】石墨粉层受到击波高速冲击后，在高温高压下，会以固相结构方式转变为金刚石，文幸作者创立了一个新的转变模型，在文中简称为“凯”模型，包括；在ABCA型石墨的转化理论中。
找到了具体哪18个碳原子向金刚石晶胞转变的原子对应点结构，使活化能的计算可接近最小值．在ABA型石墨转化理论中，除石墨网格平面问的压缩之外，必须考虑层问剪切错动的作用。
剪切变形与层问压缩的概率都同样多．标志其特性错动的距离是0．521h,h-层阃压缩距离．理论被实验所征实．
[4]【题名】石墨通过爆炸相变为金刚石的新结构位置转变模型（上）
【作者】张凯;张路青
【机构】中国大连凯峰超硬材料有限公司,辽宁大连116025
【刊名】超硬材料工程.2013
（2）.-26-30
【文摘】石墨粉层受到击波高速冲击后，在高温高压下，会以固相结构方式转变为金刚石，文章作者创立了一个新的转变模型，在文中简称为“凯”模型，包括：
在ABCA型石墨的转化理论中，找到了具体哪18个碳原子向金刚石晶胞转变的原子对应点结构，使活化能的计算可接近最小值。
在ABA型石墨转化理论中，除石墨网格平面问的压缩之外，必须考虑层问剪切错动的作用，剪切变形与层间压缩的概率都同样多。
标志其特性错动的距离是0．521h，h一层间压缩距离，理论被实验所征实。
[5]【题名】石墨类型对多晶金刚石微粉性能的影响
【作者】李春林[1];陈建[2]
【机构】[1]四川理工学院材料与化学工程学院;[2]四川理工学院材料腐蚀与防护重点实验室
【刊名】金刚石与磨料磨具工程.2012（4）.-51-54
【文摘】以不同类型的石墨粉为原料,通过铜吸收和传递热量,采用冲击波合成工艺,制备多晶金刚石微粉。
测试了多晶金刚石微粉的得率和耐磨性能,研究了石墨微晶结构对其得率和耐磨性能的影响。
实验结果表明:
鳞片石墨合成多晶金刚石微粉的得率和耐磨性不如土状石墨合成的金刚石;微晶具有平行排列的焦炭基人造石墨合成的多晶金刚石微粉易石墨化,难得到金刚石;微晶具有杂乱排列的炭黑基人造石墨的得率比土状石墨高;一次焙烧的炭黑基人造石墨具有较多的微孔,其合成的金刚石的耐磨性能比土状石墨的差;经过二次焙烧后合成的多晶金刚石微粉的耐磨性能比土状石墨的好。
[6]【题名】对石墨转化金刚石反应条件的讨论
【作者】高晓伟[1];孙闻东[2]
【机构】[1]东北师范大学附属中学,吉林长春130021;[2]东北师范大学化学学院,吉林长春130024
【刊名】化学教学.2009（5）.-3-6
【文摘】从定性分析和定量计算两个层次讨论了石墨转化金刚石的反应条件，并简要介绍了碳的相图和金刚石的人工合成。
[7]【题名】日本用石墨合成晶体颗粒极小的人造金刚石
【作者】
【机构】
【刊名】材料工程.2009（5）.-72-72
【文摘】日本兵库教育大学和东京工业大学等机构的研究人员在实验反应堆内用中子射线照射石墨，接着用移动速度为1．7km／s的金属片撞击石墨，再给石墨瞬间施加高温高压。
经过这一系列“破坏”，石墨会碎裂成微粒，其最大尺寸仅100μm.研究人员用光线照射并分析这些微粒，发现其中的晶体颗粒无规则排列且朝向不同，形成了人造金刚石，其晶体颗粒的尺寸小到接近极限。
研究人员认为，这种人造金刚石有望用来制作高品质的切削工具等。
[8]【题名】球状石墨的粉压成型及以其为原料的金刚石生长
【作者】高峰[1];贾晓鹏[1,3];丁战辉[2];刘晓兵[1];马红安[1,3]
【机构】[1]吉林大学超硬材料国家重点实验室,吉林长春130012;[2]吉林大学物理学院,吉林长春130012;[3]河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000
【刊名】金刚石与磨料磨具工程.2009
（2）.-1-4
【文摘】本文研究了球状石墨的粉压成型特性。
在国产SPD6×1200型六面顶高温高压设备上,分别以鳞片石墨和球状石墨（均为400目）为碳源,以铁基粉末触媒为原料,在压力5.5GPa,温度1400℃左右,合成时间300s的条件下合成出了优质金刚石单晶。
通过球状石墨与鳞片状石墨生长的金刚石的对比,说明了球状石墨—铁基触媒体系生长金刚石的特点。
结果表明球状石墨也可以用来合成优质磨料级金刚石单晶,但合成温度要比用片状石墨时高100℃左右,合成的金刚石粒度较鳞片石墨合成的金刚石粒度稍粗。
[9]【题名】氢预处理与高压影响下石墨的Raman光谱研究及在金刚石高温高压合成中的意义
【作者】杨志军[1];林峰[2];李红中[1];陈军[3];石贵勇[1];彭明生[1];苏育炜[1]
【机构】[1]中山大学地球科学系,广东广州510275;[2]桂林矿产地质研究院国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林541004;[3]中山大学物理学系,广东广州510275
【刊名】超硬材料工程.2007
（1）.-1-4
【文摘】氢预处理及高压作用后石墨的Raman光谱的研究表明：
酸浸泡及氢等离子体预处理均可以在石墨中造就有利于金刚石成核的-CH3：
C—H类金刚石碳区，并使石墨的有序度显著降低；5．4GPa高压作用后，氢预处理石墨的有序度会有所提高．但不会超过常压下未经氢预处理石墨的有序度；高压下石墨向金刚石转变，石墨片层确实有褶曲，但在此之前可能存在一个石墨与氢等造就类金刚石碳区有关的必然环节。
[10]【题名】人造金刚石用石墨性能的研究
【作者】李和胜[1,2];李木森[1,2]
【机构】[1]山东大学材料科学与工程学院,山东济南250061;[2]山东省超硬材料工程技术研究中心,山东邹城273500
【刊名】超硬材料工程.2007
（1）.-13-18
【文摘】用于合成金刚石的石墨具有三个功用——碳源、热源和受压介质，其性能直接关系着金刚石的质量。
文章针对人造金刚石用石墨材料主要性能的研究进行了综述，包括石墨化度、气孔率（体积密度）、灰分（纯度）、电阻率以及晶体结构等等。
提出在选择合成金刚石用石墨材料时，应综合考虑其满足不同功用的各项性能，同时还要结合具体的生产条件。
认为满足合成设备大型化和粉末工艺的粉状石墨和辅助加热用的石墨材料将是人造金刚石用石墨材料发展的新亮点。
[11]【题名】片状与粉末触媒对石墨转化成金刚石的催化效率研究
【作者】唐敬友[1];姚怀[1];刘党库[1];唐翠霞[1];杨缤维[2];鲁伟员[2]
【机构】[1]西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010;[2]四川艺精长运超硬材料有限公司,四川绵阳621700
【刊名】金刚石与磨料磨具工程.2006（5）.-13-16
【文摘】为了研究片状与粉末的镍基或铁基触媒对石墨转化为金刚石的催化性能的影响，采用金刚石成核和生长动力学方法分别计算了片状与粉末触媒参与下金刚石生长的活化能与比表面能。
结果表明，无沦是片状还是粉末触媒，这两种触媒对金刚石生长活化能与比表面能的影响差异很小，比表面能与金刚石的结晶形态有关，决定于合成的温度压力条件。
然而，粉末触媒的催化效率比片状触媒高得多，更有利于石墨转化为金刚石。
4.1.4获取方法
直接下载pdf文件
4.2读秀图书搜索平台
4.2.1检索式
全部字段=石墨and部字段=转and全部字段=金刚石
4.2.2检索截图
4.2.3题录列表
[1]【题名】神奇的金刚石
【作者】朱建东，徐慧
【出处】资源环境与工程.2008（4）.
【摘要】1796年，化学家斯密司松泰纳（SmithsonTennant）发现金刚石是由碳元素所构成。
但直到上个世纪的50年代，科学家们才试图通过人工手段合成金刚石。
科学家们发现，在华氏2550度和55000个大气压的环境中，石墨能转化为金刚石。
但这种方式所形成的金刚石颗粒极小，纯度也不高，因此一般只能用于钻具、刀具等工业用途中，而无法达到宝石级的标准。
[2]【题名】片状与粉末触媒对石墨转化成金刚石的催化效率研究
【作者】唐敬友，姚怀，刘党库，唐翠霞，杨缤维，鲁伟员
【出处】金刚石与磨料磨具工程.2006（5）.
【摘要】为了研究片状与粉末的镍基或铁基触媒对石墨转化为金刚石的催化性能的影响,采用金刚石成核和生长动力学方法分别计算了片状与粉末触媒参与下金刚石生长的活化能与比表面能.结果表明,无论是片状还是粉末触媒,这两种触媒对金刚石生长活化能与比表面能的影响差异很小,比表面能与金刚石的结晶形态有关,决定于合成的温度压力条件.然而,粉末触媒的催化效率比片状触媒高得多,更有利于石墨转化为金刚石.
[3]【题名】静压法合成金刚石的成核研究
【作者】唐敬友，温上捷
【出处】爆轰波与冲击波.2001
（2）.
【摘要】针对静高压合成技术中片状样品的组装工艺特点，分析了在高温（约1500K）高压（约5GPa）下石墨与触媒之间的相互扩散过程和金刚石在合成腔中的成核几率。
根据外界提供给石墨的能量大小，判断出纳米石墨微晶是形成金刚石晶核的基本单元。
金刚石成核很可能是纳米石墨微晶转化为金刚石晶核的结构相变过程。
讨论了在触媒的参与下金刚石的成核率与温度压力变化的关系，证明了压力是控制金刚石成核的有效参数，而温度不宜作为金刚石成核的控制参数。
[4]【题名】石墨转化成金刚石的自发性探讨
【作者】杨玉玲
【出处】中国文房四宝.2013（6）.
【摘要】对于反应C（石墨）==C（金刚石）从熵变角度分析：
金刚石的标准熵要比石墨小，也就是说石墨的结构更加无序。
从焓变角度分析：
这是个吸热反应，焓变大于零。
根据公式ΔG＝ΔH-TΔS，其中ΔH>0,ΔS<0得到ΔG>0无论温度为多少反应都不自发，那么石墨到金刚石的转化到底是不是自发过程呢？
本文从热力学角度阐述了反应的自发性及压强因素对ΔG的影响，并从相图中分析两相转变的条件，进一步阐述反应进行的合理性。
同时本文对金刚石的人工合成给予展望。
[5]【题名】CVD金刚石单品的生长过程
【作者】譬迪
【出处】磨料磨具通讯.2009（12）.
【摘要】千百年来，人类一直被金刚石的货币价值和其物理性能深深的吸引。
在1792年，AntoineLavoiser和SmithonTennand发现了金刚石是由碳元素构成的。
从开始研究合成金刚石的制造原理到成功的应用于科学领域经历了157年。
1954年，H．TracyHall提出了在1700℃和95kbar高温高压下，用铁做催化剂将石墨转化为金刚石的可能性。
在热力学稳定区域以外，生产金刚石单晶最常用方法还是高压高温工序。
[6]【题名】激光轰击水中悬浮石墨颗粒合成纳米金刚石的研究
【作者】杨星
【出处】天津大学
【摘要】本文采用脉冲激光轰击循环水中悬浮石墨颗粒的方法合成了纳米金刚石,并且对金刚石的合成工艺、提纯工艺、纳米金刚石的形成机理以及碳颗粒大小和相结构对合成的影响进行了研究。
利用超声波震荡器将石墨颗粒分散于水中,并且用水泵将悬浮液循环起来。
采用Nd:
YAG脉冲激光轰击循环水介质中的石墨颗粒,然后通过对激光轰击后的产物进行提纯得到纳米金刚石。
通过碳原料在空气中的热失重研究发现空气氧化法不能够提纯纳米金刚石,而酸洗氧化实验结果表明采用纯高氯酸煮沸样品能够有效提纯纳米金刚石。
透射电子显微镜的研究结果表明,纳米金刚石的合成是一个液化形核长大过程,而不是固态相变。
石墨颗粒被激光融化后形成团絮结构,纳米金刚石在团絮结构表面形核长大。
纳米金刚石的合成受到碳颗粒大小和相结构的影响:
石墨颗粒大小影响较大,颗粒细小的微晶石墨比颗粒较大的鳞片石墨更容易合成纳米金刚石;而碳黑颗粒的乱层结构在本实验条件下趋于向石墨结构转变,不能够合成纳米金刚石。
[7]【题名】利用石墨层间化合物合成含硼金刚石
【作者】黄浩
【出处】燕山大学
【摘要】通过掺杂硼，可以提高金刚石的导电性和热稳定性。
本论文提出了利用含硼石墨层间化合物（GICs）高温高压（HTHP）合成含硼金刚石的新工艺。
本文以H_3BO_3，NH_4BF_4和KBH_4作为插层剂，采用真空熔盐、真空渗析熔盐、加压熔盐以及电解法制备含硼的GICs。
利用XRD分析GICs的阶结构，并研究了GICs的稳定性。
以含硼GICs作为碳源，在高温高压下合成金刚石。
对含硼金刚石在SEM下进行形貌观察，通过红外拉曼光谱、X射线荧光（XRF）分析硼掺杂的存在状态和含量。
分析了含硼金刚石的差热曲线，并测量了其电阻值。
实验结果表明，真空熔盐、真空渗析熔盐、加压熔盐以及电解法可以制备H_3BO_3-GICs，KBH_4-GICs和NH_4BF_4-GICs。
获得的GICs是混合阶产物。
GICs的阶数随着时间延长而降低。
H_3NO_3-GICs水洗后不稳定，发生了水解脱插。
利用这些GICs，在1250～1350℃、5～6GPa下合成了含硼金刚石，金刚石颜色随着硼含量增加而加深直至黑色，含硼金刚石生长成多晶颗粒，晶面发育不完整。
通过红外吸收光谱分析，发现硼以取代原子或间隙硼的形式存在于金刚。
[8]【题名】高温高压下Fe-Ni-C系中金刚石的形核长大机制及晶体缺陷分析
【作者】尹龙卫
【出处】山东大学
【摘要】该文以透射电子显微术（TEM）为主要手段,并借助扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、Auger谱及Mossbauer谱系统地研究了高温高压条件下Fe-Ni-C系中金刚石的形核、长大机制,金刚石生长的不稳定性有所合成的金刚石单晶的晶体缺陷。
4.2.4获取方法
邮箱接收全文
4.3中国知网
4.3.1检索式
检索式A:
关键词=石墨and关键词=金刚石（精确匹配）
检索式B:
年between（2000,and关键词=石墨and关键词=金刚石）（模糊匹配）
4.3.2检索截图
4.3.3题录列表
[1]张启彪,王松顺.石墨材料合成金刚石效果的实验研究[J].炭素,2005,02:
22-29.
摘要:
叙述了不同石墨材料合成金刚石的效果。
讨论了石墨材料影响合成金刚石效果的因素,在对石墨材料多种性能测试与分析的基础上,指出了合成金刚石用石墨材料的优选原则。
[2]唐敬友,刘党库,姚怀,唐翠霞.高温高压下石墨Ni_（70）Mn_（25）Co_5体系中石墨的层状生长现象与合成金刚石的质量[J].硅酸盐学报,2005,12:
1544-1550.
摘要:
为了研究石墨Ni_（70）Mn_（25）Co_5体系在高压高温下石墨的变化和金刚石的生长现象,用六面顶压机对交替组装的圆片状石墨和Ni_（70）Mn_（25）Co_5触媒进行高温高压处理及金刚石合成实验。
扫描电镜观察结果表明:
在触媒中再结晶石墨以片状为主,而类球状石墨由片状石墨的堆积长大形成的;覆盖在金刚石的金属包膜中有大约1μm厚的片状石墨。
借助于多功能光学显微镜,观察到金刚石的晶体形态和缺陷特征随合成温度、压力的不同有规律地变化。
实验证实了高温高压下石墨Ni_（70）Mn_（25）Co_5体系中石墨和金刚石的层状生长现象,进而提出了预防金刚石宏观缺陷、合成优质金刚石的技术措施。
[3]王适,孙宝元,王裕昌,张弘弢.聚晶金刚石石墨化温度的研究[J].超硬材料工程,2005,05:
32-35.
摘要:
通过对PCD复合片中聚晶金刚石层加热前后的XRD图谱,以及在不同气氛环境下的DTA-TG分析,对聚晶金刚石的石墨化温度以及在加热过程中PCD的氧化和石墨化是否同时发生的问题进行了研究。
结果表明:
（1）聚晶金刚石在加热过程中,同时发生氧化还原反应,即氧化和石墨化同时进行;
（2）随着加热温度的升高,聚晶金刚石石墨化程度增加;（3）聚晶金刚石的石墨化温度为960℃。
[4]王晶.人造金刚石用石墨片生产工艺的改进[J].炭素,2003,02:
42-43+48.
摘要:
为了适应国内金刚石市场对高质量金刚石的需要,对原有的人造金刚石用石墨片的生产工艺进行了改进。
[5]臧建兵,李爱武,王艳辉,黄浩.含硼金刚石的合成与性能[J].金刚石与磨料磨具工程,2003,06:
19-21.
摘要:
本文以H3BO3为插层剂,分别采用电解氧化法以及熔盐法制备石墨层间化合物（graphiteintercalationcompounds）GICs,并以此为碳源进行高压合成含硼金刚石的研究,通过X射线衍射分析研究GICs的阶结构。
对所获得的金刚石进行FTIR及拉曼光谱分析以及SEM观察,并测定其抗氧化性及电阻。
结果表明,采用电解氧化法和熔盐法均可制备混合阶数的H3BO3-GICs,经热处理净化后,作为碳源,在1350℃、5GPa的条件下合成,获得含硼金刚石,其氧化性及导电性均有提高。
[6]孙景,雷贻文,杜希文,翟琪,杨星.用激光法合成纳米金刚石[J].材料研究学报,2006,01:
33-36.
摘要:
使脉冲激光与石墨粉在空气中相互作用,并对其氧化提纯．对产物进行的显微激光拉曼光谱（Raman）与高分辨电子显微镜（HRTEM）分析表明,产物中含大量纳米金刚石颗粒,其尺寸为5nm左右,且具有较多的晶体缺陷和残余内应力．提出了石墨转变为金刚石纳米晶的机理:
在脉冲激光产生的高温高压的条件下,具有石墨结构的原子团发生快速滑移切变,形成立方金刚石晶核,碳等离子体中高
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