高压下Na2C2的结构、力学和电子特性(2)
时间:2020-06-17 21:32 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
而且，高压技术的应用也是非常广泛，如国防、新能源、新材料、化学、生物医学、地球物理、行星科学、工程技术等，一系列传统研究领域和新型领域往往都能看到高压物理的身影。 1.2 高压技术的发展 物质的存在状态可以通过一些物理量来描述，其中化学成分、温度和压力等热力学量能够较好的对物质的状态进行描述。 随着化学和物理等自然科学学科的不断发展， 现在人们对于温度和化学组成两个热力学量的控制和在研究中的应用已经发展的相对成熟，不过对压力这一热力学量的认知却比较晚。地球上环境的压力为1个大气压，以此为标准，凡高于1个大气压的压力条件下都成为高压环境。而地球上的绝大部分的物质其实都是出于高压之下的，矿产资源对于出于现代社会的人们具有重要意义，它在人类现代科技工业发展的过程中起着至关重要的作用，矿产资源的丰富度甚至成为一些国家的发展支撑因素，然而矿产的生成却是在高压环境下生成的。例如，假如没有高压环境，当代主要的能源石油是无法生成的。但是就当前而言，由于高压研究收到科学界重视的时间尚短，技术和相应设备发展都不完善，受其制约，人们对于高压理论的认识应用尚处于起步阶段，成熟的理论体系的建立仍然需要较长的时间发展。 为了发展高压理论，实现高压条件，目前已经发展起来了一些相应的高压科学研究方法和高压生成技术。对高压的研究，目前分为两类：一类是动高压、一类是静高压。动高压主要利用冲击波作为动力作用在样品中获得瞬时的超高压，静高压技术主要是利用物理机械装置通过缓慢施加压力来挤压样品。 动态高压是瞬间产生压几百万至几千万个大气压的巨大压力，这种高压产生的同时，一般都会伴随温度的剧升。而静高压则相对动高压来说压力值相对较小一些。现在我们可以借助金刚石对顶砧技术产生高达 500GPa 静高压[7]，至于冲击波产生的动高压，我们已经可以生成高达 2000GPa动高压[8]。 两种通过不同方式产生的高压各有其应用，在高压研究的领域之中都具有不可取代的最重要作用。其实虽然我们生活在1个大气压的环境下，似乎第一印象是常压是自然界最常见的状态，然而事实上，地球上的物质几乎大都处于高压状态之下，我们都知道生物圈相对地球本身只占了很小的空间，而其他大部分空间环境都是高压环境。例如，地球内部核心压力就高达大约 360万个大气压。在更广阔的宇宙空间中，行星与恒星内部也都是高压环境，所以，相对来说高压环境似乎在自然界更加普遍。 科学界首次高压实验是由J.Canion 进行的， 由于当时人们对物质的了解非常有限，对物质的微观结构更是几乎空白，当时错去认为固体和液体是不能压缩的。而J.Canion 进行的试验目标是水，即研究水的压缩性，这在当时来说却是一种比较超前的思想，也在一定程度上打开人们开始研究高压环境下物质的先河。然而此后对高压的研究却进步非常缓慢，几乎没有取得什么实质性的进展，直到 20世纪初，随着物质微观理论的发展起来，人们对物质的认识有了质的飞跃，对物质的研究也更加具有科学性，固体高压相变才被 G.Tammann 首次发现。不过这仍然只是高压技术研究的早期阶段，高压技术仅仅只是刚刚起步，技术还非常简陋，所能产生的最大压力值也是非常有限，0.5GPa 的高压已经是当时所能达到是最大压力值。在此之后，高压技术才算真正的开始发展起来。到了 1946 年，Bridgman 发明了对顶砧的压砧[9]，后来被称为 Bridgman 压砧。这种技术一经提出就具有很成熟的可行性，较完善的理论性，所以直到现在,这种技术仍在被广泛应用。 后来由 Mao-Bell 等人发明的金刚石对顶砧技术，才真正使高压技术进入快速发展阶段。这种技术在当时已经取得了很高的技术成就，它可以很容易的产生GPa量级的静高压。基于该技术的产生对高压技术的历史性贡献，将这种对顶砧命名为 Mao-Bell 金刚石对顶砧[10]。之后随着高压技术的进一步发展，达到的最大高压值也一步步提升，到 1986年，实验室静高压最高值已经为300GPa。这些高压技术上是进步，给科学工作者提供了更加理想的试验条件，使更多的原来无法进行的试验能够拥有更好的试验环境，进行更加广泛的科学研究活动。 (责任编辑：qin) |