研究突破概述 - 中国科研团队在金刚石纳米线单晶制备上取得新突破，成功合成了百微米级尺寸的单晶材料[1] - 该成果已发表于国际期刊《Chem》，由北京高压科学研究中心联合清华大学等机构共同完成[1] 技术方法与工艺创新 - 采用“单晶到单晶”的拓扑化学聚合策略，以1-萘甲酸单晶为原料，通过高压退火技术实现制备[1][4] - 创新性地利用1-萘甲酸分子的羧基-羧基氢键作用和21.6°最优滑移角实现分子高效预堆叠[4] - 通过精准调控20吉帕高压与573K退火的协同作用，抑制内部缺陷，确保晶体结构完整性[4] - 建立了一套“分子预设计-高压拓扑聚合-退火缺陷消除”的可控合成新方法[4] - 通过固体核磁共振、X射线原子对分布函数等测量，揭示了狄尔斯-阿尔德连续反应主导的聚合机理[4] 材料特性与性能 - 合成的单晶材料展现出近零轴向压缩率和极强的导热各向异性[1] - 材料具有类六方金刚石结构，尺寸达140×100×20微米，是当前报道的最大尺寸金刚石纳米线单晶[4] - 该材料继承了金刚石的高强度、优异导热性和绝缘性，同时具备聚合物的柔性特质[3] - 其独特的各向异性导热能力，有望解决电子设备中“定向散热”的难题[3] 行业发展历程与瓶颈 - 金刚石纳米线作为仅几个碳原子粗细的一维纳米材料，在纳米机械系统、超高灵敏度传感器、微电子散热等领域具有巨大应用价值[3] - 2015年美国科学家首次在苯的高压聚合产物中观察到金刚石纳米线，但此后十年研究始终未能突破制备高质量、大尺寸材料的核心瓶颈[3] - 过往获得的材料普遍存在结晶度差、晶粒尺寸小等问题，导致无法进行性能测试，限制了其在高端科技领域的应用[3] 应用前景与意义 - 该工作实现了金刚石纳米线单晶在常压下的稳定保留，为实际应用迈出了关键第一步[5] - 该材料有望用于下一代高性能纳米电子器件等领域[1] - 随着合成技术进一步优化，金刚石纳米线有望在通信、量子计算、新能源汽车等领域的热管理系统中获得广泛应用[5]