技術(shù)剖析：一款優(yōu)秀的高溫高壓裝置應(yīng)具備哪些技術(shù)特征？

高溫高壓裝置是一種模擬環(huán)境條件的實(shí)驗(yàn)裝置，幫助科學(xué)家們深入研究物質(zhì)物性成因機(jī)制，為新材料和能源開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。近年來(lái)，地球科學(xué)研究、超硬材料合成、能源材料科學(xué)等領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，對(duì)高溫高壓裝置需求提升?？蒲腥藛T在選擇高溫高壓裝置時(shí)，應(yīng)該注意哪些內(nèi)容呢？

一、壓力與穩(wěn)定性

高溫高壓裝置最為關(guān)鍵的是壓力以及穩(wěn)定性，能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓力，這將決定實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁_(dá)到所需目的，只有當(dāng)達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)，某些反應(yīng)與相變才可進(jìn)行。

                               （石墨與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)）

例如，石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性材料，金剛石是自然界中硬度最高的物質(zhì)之一，他們均為碳元素的同素異形體，可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中需要經(jīng)歷sp2-sp3的過(guò)程，需要處于5~6GPa，1000-2000℃的環(huán)境下才可實(shí)現(xiàn)石墨到金剛石的轉(zhuǎn)化，在較低的壓力下，無(wú)法進(jìn)行此轉(zhuǎn)化。

對(duì)于相變，鉍元素會(huì)在2.55GPa、2.75GPa7GPa時(shí)發(fā)生相變，其物理化學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化。例如，其電阻會(huì)升高或降低，基于此，我們對(duì)鉍的電阻進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)高溫高壓設(shè)備的壓力進(jìn)行標(biāo)定。由此可見(jiàn)，壓力是高溫高壓設(shè)備十分重要的一項(xiàng)性能，只有當(dāng)壓力能夠到達(dá)實(shí)驗(yàn)所需目標(biāo)壓力時(shí)，實(shí)驗(yàn)才可進(jìn)行，同時(shí)壓力穩(wěn)定性的高與低同樣會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

RTK公司可提供多種高溫高壓設(shè)備，其壓力范圍可達(dá)300-20GPa的范圍選擇，同時(shí)用伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生非常陡或非常平的壓力曲線，不產(chǎn)生振動(dòng)，避免液壓系統(tǒng)的壓力波動(dòng)多段分別對(duì)壓力、時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，產(chǎn)生用戶(hù)需要的壓力曲線，同時(shí)將實(shí)際壓力和設(shè)備狀態(tài)信息傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)伺服電機(jī)，調(diào)節(jié)實(shí)際壓力，使其趨近設(shè)定壓力，在自動(dòng)控制下，只有伺服電機(jī)對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)備噪聲極小，非常適合實(shí)驗(yàn)室使用。

二、溫度

溫度同樣是高溫高壓反應(yīng)中至關(guān)重要的物理量，在吉布斯-亥姆霍茲方程中，反應(yīng)的進(jìn)行同時(shí)與溫度有關(guān)，壓力與溫度同時(shí)影響著反應(yīng)進(jìn)行的方向，并且溫度也影響這反應(yīng)發(fā)生的速率，因此能夠穩(wěn)定升溫與控溫是十分重要的。RTK壓機(jī)的溫度范圍為25~2000℃，由Eurotherm溫控表進(jìn)行程序控溫,實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度。

三、國(guó)產(chǎn)高溫高壓裝置

中國(guó)高溫高壓裝置技術(shù)，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。近20年，國(guó)內(nèi)很多科研單位先后建立了高水平高溫高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有覆蓋地表至地心溫壓環(huán)境的各類(lèi)裝置以及多種可進(jìn)行原位/非原位觀測(cè)的技術(shù)，在高壓礦物物理、實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)和地球化學(xué)等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。[1]

RTK高溫高壓設(shè)備對(duì)標(biāo)與國(guó)際，能夠極大限度的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，核心部件采用精密材料制造而成，適用于需要高溫高壓環(huán)境并精確控制高溫高壓條件的各項(xiàng)科學(xué)研究，并可實(shí)現(xiàn)溫度與壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以更精密地控制實(shí)驗(yàn)條件，提供穩(wěn)定可靠的壓力與溫度實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1].《高溫高壓裝置研制和技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)》吉林大學(xué),中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 巫翔,高春曉,王超