燕山大学亚稳质料制备手艺与科学国家重点实验室田永君教授与中外科学家相助，，，，接纳高温高压手艺乐成地合成出硬度凌驾金刚石单晶的纳米孪晶结构立方氮化硼质料，，，，论文揭晓在2013年1月17日出书的《自然》杂志上。。。鉴于效果的主要性，，，，《自然》杂志在该期封面和目录页对田永君等人的论文举行了导读，，，，并配发了合成样品的原图，，，，导读问题和内容“硬时代：现在立方氮化硼在其极硬态与金刚石相匹敌”形象而生动地先容了该文。。。
上世纪50年月中叶，，，，科学家们相继人工合成了金刚石和立方氮化硼单晶。。。以后，，，，他们就成为工业界普遍使用的超硬质料，，，，在现代加工业中施展着不可替换的作用。。。超硬是指维氏硬度大于40 GPa，，，，而极硬是指维氏硬度大于80 GPa。。。一直以来，，，，金刚石号称是自然界中最硬的，，，，硬度为60～100 GPa；；；；；立方氮化硼次之，，，，硬度为30～43 GPa。。。由于金刚石的抗氧化温度低（约600℃）且与铁基质料反应，，，，只能用于陶瓷类质料和铝、镁合金的加工。。。立方氮化硼的抗氧化温度高（约1100℃）且不与铁基质料反应，，，，因此在钢铁质料加工行业中获得了普遍应用。。。遗憾的是，，，，人工合建设方氮化硼单晶的硬度还不到金刚石单晶的一半，，，，韧性也差。。。为此，，，，大幅度提高立方氮化硼质料的硬度和韧性成为学术界和工业界的配合追求。。。
近十年来，，，，田永君教授在国家优异青年科学基金项目、重点项目、立异群体项目以及多项面上项目的一连资助下，，，，致力于质料硬度的理论和实验研究。。。从化学键入手，，，，2003年提出了共价晶体硬度的微观理论，，，，解决了单晶硬度定量展望的理论难题。。。 2012年，，，，又将单晶硬度理论举行拓展，，，，提出并建设了多晶质料硬度的理论模子。。。该模子预言：超细纳米结构可以使现有的硬质料变得超硬，，，，使现有的超硬质料变得极硬。。。
在以上理论的指导下，，，，田永君及其相助者首先接纳一种具有类似俄罗斯套娃结构的洋葱氮化硼纳米颗粒为质料乐成地合成出透明的纳米孪晶结构立方氮化硼，，，，硬度抵达108 GPa，，，，凌驾金刚石单晶。。。孪晶平均厚度仅为3.8 nm，，，，远低于古板知识中人们普遍以为的质料硬化的下限值，，，，此时质料不但没泛起软化，，，，反而一连硬化。。。更可喜的是，，，，质料韧性和抗氧化温度也同时获得了显着提高。。。
其次，，，，凭证2012年提出的理论模子，，，，他们以为多晶共价质料的硬化机制除了各人熟知的霍尔-佩奇效应，，，，尚有量子限域效应的附加孝顺。。。由此可以断言：量子限域效应带来的硬化完全可以赔偿反霍尔-佩奇效应引起的软化；；；；；随显微组织尺寸减小，，，，多晶共价质料可以一连硬化却不爆发软化。。。该研究的实验数据证实了这一论断，，，，从而突破了人们对证料硬化机制的古板熟悉，，，，为生长高性能超硬质料指明晰偏向。。。若是将这一原理和手艺应用于其他质料特殊是金刚石，，，，其硬度、韧性和稳固性将获得大幅度提高，，，，新的硬度纪录将会降生，，，，这将对天下机械加工业的生长爆发深远影响。。。
《自然》杂志以亮点新闻稿“出类拔萃的超硬质料”向国际媒体先容了该项效果，，，，并指出“这个新质料能够翻开普遍的工业应用”，，，，迅速引起了普遍关注，，，，以德国国家电台、《科学美国人》、“美国连线”为代表的众多天下著名媒体和杂志都举行了专题报道，，，，正如美国连线记者Nathan Hurst指出的那样：“金刚石是天下上最硬的质料这只是个误传的‘事实’”。。。美国质料研究会在其Materials360科学网站上撰文“作为切削工具，，，，新的极硬立方氮化硼挑战金刚石”，，，，文中指出：“钻石是永恒的，，，，但作为天下上最硬质料的职位可能受到了挑战。。。研究者发明，，，，通过将特征显微组织尺寸减小到已往未曾抵达的标准，，，，立方氮化硼可以抵达极高硬度的新水平。。。超硬的、韧的和稳固的这些特征使立方氮化硼的应用甚至可能凌驾金刚石”。。。