近期，燕山大學亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室田永君院士團隊與浙江大學交叉力學中心楊衛院士團隊合作，憑借自主研發的原位微納米力學實驗平臺，成功實現了實現了金剛石的超高彈性應變（拉伸強度）和室溫位錯誘導的塑性變形。研究成果相繼發表在《自然—通訊》及《物質》上。
據介紹，金剛石是自然界已知最硬的材料，被廣泛應用于珠寶、機械、半導體、對頂砧以及新型微納操縱等行業和領域，是不可或缺的戰略性材料，得到世界各工業發達國家的高度重視。然而，室溫下的金剛石塊材極易脆斷，實測彈性應變不足2%，傳統更認為其不具備塑性變形能力，這些特征嚴重限制了金剛石的潛在應用。
燕山大學與浙江大學合作，憑借自主研發的原位微納米力學實驗平臺，在透射電鏡下對金剛石納米針進行了原位彎曲實驗。實驗結果表明，金剛石納米針的最大拉伸應變對尺寸、晶向及表面粗糙度有很大的依賴關系。值得關注的是，該團隊在金剛石納米針中實現了高達13.4％的可回復拉伸應變，對應的拉伸強度達125 GPa，是迄今為止實驗上獲得的金剛石最高強度值。如此大的彈性應變可以大范圍地調控金剛石的帶隙，將進一步推動金剛石作為新一代理想半導體材料在柔性光電子器件、生物傳感器和納米機械操縱器等方面的應用研究。
隨后，兩個團隊采用燕山大學自主研發的納米孿晶金剛石作為壓頭，成功實現了單晶金剛石微納柱體的單軸壓縮，原位觀察到了單晶金剛石室溫下位錯主導的塑性形變，解答了長久以來關于金剛石是否存在室溫塑性的爭議。該研究工作一方面確認了最硬、最脆的金剛石在微納尺度上具有位錯滑移誘導的室溫塑性，另一方面發現了在面心立方晶體中位錯滑移可以在非密排面上發生的奇異現象，打破了材料科學教科書中的傳統認知。
研究結果表明，微納尺度金剛石單晶已表現出良好的彈性以及一定的塑性變形能力，顛覆了研究者對金剛石機械性能的傳統認知，為未來通過尺寸及組織結構調控提高金剛石材料的韌性和塑性提供了科學依據。
