科学家合成超级金刚石，硬度超越天然金刚石 40%，极具工业应用潜力

来自中国吉林大学与中山大学的研究团队近期在实验室中成功合成出一种超硬、高品质的「超级金刚石」，其强度比天然金刚石高出约 40%，且具备卓越的热稳定性。这项突破性成果已于本月初发表在国际权威期刊《自然材料》（Nature Materials）上。

六方金刚石：来自宇宙的启发

传统金刚石多为立方晶体结构，但这次研究人员所合成的，则是拥有六方晶格结构的「六方金刚石」（又称蓝丝黛尔石，Lonsdaleite），这类结构的金刚石在自然界极为罕见。最早于 1967 年，在美国亚利桑那州一颗坠落地球的陨石——形成巴林杰陨石坑的陨石中首次发现。当时科学家推测，是陨石撞击产生的极高压力与高温，将石墨转变为这种保留石墨的平行六边形晶格结构的六边形结构金刚石。

然而，这类天然六方金刚石极为稀少且尺寸微小，因此长期以来无法进行有效利用。过去亦曾尝试在实验中合成，但成功案例寥寥可数，且品质不稳定。

解锁石墨转化之路：后石墨相与极限条件

中国研究人员本次的成功，关键在于他们发现了石墨在极高压力条件下会形成一种称为「后石墨相」（post-graphite phase）的新结构。在这种状态下进行加热与及高压力下的压缩处理，石墨就会转变为结晶良好、几近纯净的六方金刚石。

实验显示，这种人工合成的六方金刚石可承受高达 155 GPa 的压力，热稳定性则可达摄氏 1100 度，远优于天然金刚石（约 100 GPa 与 700 ℃）。其物理性质也显著优于传统小于 100 奈米的奈米金刚石。

工业应用与未来展望

研究团队指出，这种超硬材料在高强度加工、精密钻孔、切割工具等领域有极高的应用潜力。此外，美国的研究也支持六方金刚石可能比立方金刚石更坚硬，进一步提升其在高端制造业的价值。

除了工业用途外，有科学家提到，六方金刚石未来甚至可能成为珠宝市场上的新选择，例如被应用于订婚戒指等高端饰品，其独特结构和稀有性或可作为传统金刚石的替代品。

这项突破不仅为人类理解石墨转化为金刚石的过程提供了新的理论框架，也为未来开发新型超硬材料提供了实验依据和技术路径。

参考文献

• 科学家研发超硬金刚石，强度比天然金刚石高 40%
• Scientists make ‘super diamond’ 40% harder than real thing

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