燕山大学的田永君院士、赵智胜教授、清华大学李晓雁教授与丹麦奥尔堡大学岳远征教授合作，通过在较窄的温度-压力范围内精确控制非晶碳转变为金刚石的程度，原位合成了一种具有非共格界面的超细纳米金刚石/多层石墨烯自生复合材料。该材料的微观结构表现为由纳米金刚石均匀弥散镶嵌在无序多层石墨烯基体中，其室温下的硬度高达~53 GPa，抗压强度高达~54 GPa，电导率为670 - 1240 S m^-1。通过分子动力学模拟，论文进一步揭示了非晶态碳转变为金刚石的过程是一个局部碳原子重排和扩散驱动生长的成核过程，不同于石墨转变为金刚石的相变过程。同时，纳米金刚石和多层石墨烯之间的非共格界面大大提高了复合材料的力学性能。这种超硬、超强、导电的碳/碳自生复合材料的综合性能优于已知的导电陶瓷和早先的碳/碳复合材料。界面处的中间杂化态也为碳的非晶-晶相变提供了新的思路。相关成果以“Ultrastrong conductive in situ composite composed of nanodiamond incoherently embedded in disordered multilayer graphene”为题发表在国际著名材料综合期刊Nature materials上。