前期工作,本课题组用较低功率密度毫秒脉冲激光(106 W·cm-2)辐照石墨悬浮液获得了5 nm左右的金刚石颗粒,产率比以往高功率密度纳秒脉冲激光(109 W·cm-2)照射石墨靶获得纳米金刚石的方法有了较大的提高。所以研究激光照射石墨悬浮液工艺中石墨转变成金刚石的机制,促使获得更高的超细纳米金刚石的产率具有重要的实际意义。温度和压力是石墨转变成金刚石的两个必要条件,但是在激光照射石墨颗粒的极端条件下,用现有的分析手段很难具体了解温度和压力的变化过程。目前,研究者更多的是采用数值模拟的方法来研究激光与材料相互作用的物理现象。本文通过借鉴现有的物理模型,结合本课题组的实验条件,建立了激光照射水中细小石墨片的数值模型,通过MATLAB进行计算,研究了激光照射石墨悬浮液中温度和压力产生的变化过程,对开发这种新工艺,提高金刚石的产率具有重要的理论参考价值。借助MATLAB软件强大的计算功能以及结果的可视化,我们得到了如下结果:用较低功率密度毫秒脉冲激光(106 W·cm-2)辐照石墨悬浮液,在300ns时石墨片上表面温度即达到4800K的高温,在后续加热过程中继续升温并最终形成高温高压高密度的等离子体,为金刚石的形成提供必要条件;石墨片厚度的增加,使其达到相同的温度需要更长的激光作用时间,从而不利于等离子体的形成;激光功率密度的提高,石墨片的升温速率急剧加快,石墨片温度升高至平衡温度所需时间急剧缩短,形成更高温度和压力的等离子体;水介质的存在可以显著提高碳液滴的冷却速率,冷却速率由空气中的约1.2K/ns提高到了3.6K/ns,有利于超细纳米金刚石的形成。