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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)境條件的實驗裝置，幫助科學(xué)家們深入研究物質(zhì)物性成因機制，為新材料和能源開發(fā)提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。近年來，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，對高溫高壓裝置需求提升。科研人員在選擇高溫高壓裝置時，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，能否達到實驗所需壓力，這將決定實驗?zāi)芊襁_到所需目的，只有當(dāng)達到目標(biāo)壓力時，某些反應(yīng)與相變才可進行。
（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，被認為是一種未來革命性材料，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)變過程中需要經(jīng)歷sp2-sp3的過程，需要處于5~6GPa，1000-2000℃的環(huán)境下才可實現(xiàn)石墨到金剛石的轉(zhuǎn)化，在較低的壓力下，無法進行此轉(zhuǎn)化。
對于相變，鉍元素會在2.55GPa、2.75GPa7GPa時發(fā)生相變，其物理化學(xué)性能會發(fā)生變化。例如，其電阻會升高或降低，基于此，我們對鉍的電阻進行測量，可以對高溫高壓設(shè)備的壓力進行標(biāo)定。由此可見，壓力是高溫高壓設(shè)備十分重要的一項性能，只有當(dāng)壓力能夠到達實驗所需目標(biāo)壓力時，實驗才可進行，同時壓力穩(wěn)定性的高與低同樣會對實驗結(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300-20GPa的范圍選擇，同時用伺服電機進行調(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，避免液壓系統(tǒng)的壓力波動多段分別對壓力、時間進行設(shè)定，產(chǎn)生用戶需要的壓力曲線，同時將實際壓力和設(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，調(diào)節(jié)實際壓力，使其趨近設(shè)定壓力，在自動控制下，只有伺服電機對壓力進行調(diào)節(jié)，設(shè)備噪聲極小，非常適合實驗室使用。
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)的進行同時與溫度有關(guān)，壓力與溫度同時影響著反應(yīng)進行的方向，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壓機的溫度范圍為25~2000℃，由Eurotherm溫控表進行程序控溫,實時監(jiān)控溫度。
三、國產(chǎn)高溫高壓裝置
中國高溫高壓裝置技術(shù)，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。近20年，國內(nèi)很多科研單位先后建立了高水平高溫高壓實驗平臺，具有覆蓋地表至地心溫壓環(huán)境的各類裝置以及多種可進行原位/非原位觀測的技術(shù)，在高壓礦物物理、實驗巖石學(xué)和地球化學(xué)等領(lǐng)域取得重要進展。[1]
RTK高溫高壓設(shè)備對標(biāo)與國際，能夠極大限度的滿足用戶的需求，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科學(xué)研究，并可實現(xiàn)溫度與壓力的自動調(diào)節(jié)，可以更精密地控制實驗條件，提供穩(wěn)定可靠的壓力與溫度實驗環(huán)境。
參考文獻
[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》吉林大學(xué),中國地質(zhì)大學(xué) 巫翔,高春曉,王超