星际碰撞才能产生的超硬钻石，我国造出来了！比普通钻石硬50%

钻石就是金刚石，大家都知道它是自然界最硬的物质，但实际上金刚石因内部微观结构的不同又分为很多种，其中有一种叫做六方晶系金刚石的种类，又名朗斯代尔石（也有叫做蓝丝黛尔石，六方金刚石），硬度要比普通金刚石硬50%甚至更多。

‌这种钻石的晶体结构首先由英国晶体学家凯瑟琳·蓝丝黛尔（Kathleen Lonsdale，也译凯瑟琳·朗斯戴尔）于物理理论推论中发现，认为它是碳的一种同素异形体，属于‌六方晶系，其碳原子以ABAB双层循环方式堆叠，与立方晶系的钻石（普通钻石，ABC三层循环）结构不同，它的硬度更高。‌‌‌

后来有科学家在一些陨石中发现了它，但是由于这种金刚石的形成条件十分苛刻，所以科学家一度认为只有星际碰撞才能产生，比如地球上存在的六方金刚石都是由较大的小天体撞击时产生的，而且其体积极小，最大的也只有微米级，需要用放大镜才能看见。

但是一切皆有可能，近日我国科学界的一个大喜讯就是，这种曾只存在于陨石中的六方金刚石，如今已经被中国科学家造了出来——2026年3月，郑州大学联合南京大学的科研团队在国际顶刊《自然》发表重磅成果，成功合成出毫米级纯相六方金刚石块材，不仅终结了该材料长达60年的科学争议，更让这种理论硬度比普通金刚石高50%的超硬材料，从“宇宙限量款”变成了可人工制备的研究实体，相关研究成果已被央视一套、环球网等权威媒体广泛报道。

作为自然界物质硬度的“天花板”，普通立方金刚石的碳原子排列成三维蜂巢结构，三层一重复的堆叠方式让它稳坐硬物质头把交椅。但碳系物质中的六方金刚石用碳原子玩起了“更紧凑的叠叠乐”，两层就完成一次重复堆叠，这种看似细微的结构差异，却让它能轻松抵御横向受力的剪切破坏，理论上特定条件中在极端受力下硬度直接飙升50%以上，堪称“比钻石更硬的钻石”。

而这颗“超级钻石”的初次亮相，充满了宇宙星际碰撞的浪漫与暴力。1967年，科学家在亚利桑那州的陨石样本中首次发现它的踪迹，研究证实，这是45亿年前太阳系中一颗小行星与矮行星相撞的产物：撞击产生的极端高温高压，将天体中的石墨瞬间挤压重组，才形成了这种特殊的六方结构。

此后澳大利亚和英国的科研团队也在橄辉无球粒陨石中发现了它的身影，但天然的六方金刚石始终以纳米级、微米级的微小颗粒存在，最大的晶体也比头发丝还细，根本无法分离和应用，所以这种钻石就像藏在宇宙角落里的“迷你宝藏”，看得见却摸不着。

但更让科学界头疼的是，想在实验室复刻这种“宇宙奇迹”难如登天。过去60年里，无数科研人员尝试合成六方金刚石，却始终卡在两个难题上：一是实验室的高温高压环境总“偏心”，更容易生成传统的立方金刚石，六方结构刚形成就容易“变形”；二是即便偶尔合成出疑似产物，也因尺寸太小、纯度不够，无法通过精密检测证实其真实结构，甚至有科学家质疑，所谓的六方金刚石不过是有晶体缺陷的普通钻石，导致这场争论一拖就是半个多世纪。

直到中国科学家出手，才打破了这一僵局。郑州大学单崇新教授带领的团队历时五年，不走寻常路，从“设备”到“方法”实现双重自主创新：先是研制出大腔体单轴高压设备，能精准施加相当于20万个标准大气压的超高压，再搭配1300摄氏度的高温，为碳原子重组打造“专属环境”；同时摒弃传统的无规则加压，以高纯度、结构规整的热解石墨为原料，提出“石墨层受限滑移”思路，就像在原子尺度玩“精准折纸”，引导碳原子层按特定方式滑动、重组，最终成功构筑出毫米级的六方金刚石晶体（一毫米等于1000微米）。

捎带说一句，另外还有消息称实验中还附带形成了极少量的纳米孪晶金刚石，硬度比六方金刚石还高。

这颗“实验室造超级六方钻石”的含金量，远不止“尺寸达标”这么简单。团队用同步辐射X射线衍射、原子分辨率透射电镜等“火眼金睛”，拍到了朗斯代尔石清晰的原子级结构图像：完美的ABAB两层堆叠序列、规则的六角对称晶格，还有专属的特征衍射峰，这些“指纹级”证据彻底证实了其纯相六方结构，连曾质疑该材料存在的国际学者都坦言，这是迄今为止最令人信服的研究成果。

而性能测试结果更让人振奋：它的维氏硬度达114GPa，而普通金刚石的维氏硬度为70~100GPA，而且其剪切模量、弹性模量也全面超越，更难得的是，这种六方金刚石的氧化起始温度达1121K，抗氧化性和热稳定性更优异，妥妥的“硬实力拉满”。

把“宇宙钻石”造出来了，这事儿到底有多牛？答案藏在“从0到1”和“从微到宏”的突破里。在此之前，人类对六方金刚石的研究始终停留在“微观猜测”阶段，纳米级、微米级的样品根本无法开展系统性能测试，而这次合成的毫米级块材，让科学家终于能真正研究、测试这种材料的特性，为后续应用打下基础。

更重要的是，团队还揭示了全新的相变机制，发现石墨层间的共价键能抑制层间滑移，从而稳定形成六方结构，这一发现不仅解答了“如何合成”的问题，更为新一代超硬材料的研发提供了全新思路。

而它的应用前景，更是遍布工业、电子、尖端科技等多个领域，堪称“全能型超硬材料”。在工业领域，普通金刚石早已是切割、钻探的“工业牙齿”，六方金刚石的超高硬度和抗剪切能力，能加工目前难以处理的超硬材料，让采矿、精密制造的工具寿命和效率翻倍。

在电子领域，金刚石本就是导热性最好的材料之一，六方金刚石的优异热稳定性，能为高功率AI芯片、高端半导体解决散热难题，成为电子设备的“超级散热器”。

而在量子传感这一前沿领域，其独特的晶体对称性可能带来全新的量子特性，有望制造出精度更高的量子传感器，应用于飞机导航、矿产勘探、医疗检测等场景，甚至能在GPS信号缺失的南北极地区实现精准导航。

当然，从实验室合成到规模化应用，六方金刚石还有一段路要走，目前20万个标准大气压的制备条件意味着高成本，如何降低制备门槛、合成更大尺寸的单晶，是接下来科研人员要攻克的难题。

但这次突破的意义，早已超越了材料本身：它不仅让中国在超硬材料领域掌握了核心技术主动权，更证明了人类有能力复刻“宇宙极端条件”，把看似遥不可及的宇宙产物，变成服务人类的科技成果。

从诞生于人类难以企及的星际碰撞，到如今科学家在实验室里的精准合成，六方金刚石的故事，是宇宙的奇妙馈赠，更是人类科研精神的最好写照。而中国科学家的这次突破，就像为超硬材料的未来打开了一扇新门，我们有理由期待，未来这种“超级钻石”会在更多领域大放异彩，让“比钻石更硬”的力量，成为推动科技进步的全新动力。

消息来源

：《大河报》3月9日报道《比钻石更硬的钻石，中国科学家造出来了》https://m.toutiao.com/is/hGzlpeNSB4c/ hGzlpeNSB4c` eRk:/ q@e.Ox :2am