最强硬度！中国最强新材料“六角金刚石”到底有多强？

比天然钻石硬 40%：中国科学家合成“超级 d” - 耶路撒冷邮报

合成的六角金刚石具有高达 1,100°C 的高热稳定性和 155 GPa 的硬度，有望在航空航天和国防工业领域取得进步。

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钻石被称为世界上最坚硬的物质，但如今却创造出一种超越它的新材料。

中国科研团队研制的“六角金刚石”，硬度比天然金刚石高40%，并具有在1100℃高温下仍能保持形状的神奇能力。这种超级钻石有望应用于最强切削刀具、宇宙开发材料、下一代半导体等领域。那么它是怎么发生的呢？

什么是六角钻石？

六角钻石（六方金刚石）具有与普通钻石不同的晶体结构。普通钻石具有立方体结构，而六角钻石则具有蜂窝状六边形结构。这种差异正是其惊人力量的秘密。

它是在太空中陨石碰撞时自然产生的，1967 年在美国的一块陨石中被发现。然而，人们认为在地球上人工创造它是很困难的。得益于中国吉林大学研究团队开发的新技术，人工合成终于成为可能。

六角形金刚石的形成过程

这种新材料是采用极压和高温生产的。

准备铅笔芯使用的石墨

压缩至 50 个大气压（相当于 5000 座东京塔的压力）

加热至2000℃以上

分子结构发生变化，形成六方金刚石。

此过程会产生六角形钻石。

采用传统方法制作出的六角形钻石只有沙粒大小，而采用新技术后，却成功将其制成1.2毫米见方的块状。这大大增加了实际应用的可能性。

太空生成与人工合成的挑战

六角形钻石之所以在太空中自然形成，是由于陨石撞击时的极端条件。当陨石以7公里/小时（约是新干线子弹头列车速度的700倍）撞击地球时，会产生超过100万个大气压和超过3000°C的温度，导致石墨变成六方结构。

然而，合成合成带来了一些挑战。

复制环境限制：陨石撞击的能量很难维持。

掺假问题：在之前的实验中，容器的材质会产生影响，降低晶体的纯度。

水晶尺寸壁先前的研究将颗粒的尺寸限制在最大 0.1 毫米。

吉林大学团队研发出一种名为“激光加热金刚石压砧”的新技术。传统方法容易受到杂质污染和尺寸限制，而该技术结合超高压和激光加热，成功生产出纯度更高的晶体，尺寸为 1.2 平方毫米。这代表着朝着实际应用迈出了重要一步。

六角金刚石的应用领域

最强的切削刀具它可以实现一些用传统工具难以完成的任务，例如加工飞机发动机零件。

航天发展材料预计它将被用作能够承受大气再入期间高温的火箭尖端部件。

下一代半导体作为支持CPU冷却板等电子设备性能提升的新材料而备受关注。