中国科学家首次造出纯净 “六方钻石”,硬度突破材料极限

发布时间:2026-03-23 17:28  浏览量:1

长期以来,天然钻石(立方钻石)一直稳坐 “自然界最硬物质” 的宝座,莫氏硬度表更是以它为硬度上限。但如今,这一认知被中国科学家彻底打破 ——

全球首批高纯度六方钻石(朗斯代尔石)

成功问世,实测硬度超越普通钻石,还兼具更强的耐高温抗氧化性,堪称材料领域的里程碑突破。

六方钻石并非全新物质,它还有个专业名称 ——

朗斯代尔石

。早在上世纪 60 年代,科学家就从理论上预言了它的存在:普通钻石的碳原子呈规整的立方晶格排列,而六方钻石的碳原子则以六边形蜂窝状晶格排布,理论硬度更高。1967 年,研究人员在陨石中首次发现了六方钻石的踪迹,尤其是形成 Arizona 陨石坑的峡谷暗黑陨石,以及印度戈尔帕拉陨石中,都检测到了这种稀有矿物。

但半个多世纪以来,六方钻石始终是 “难以捉摸” 的存在。

最大难题就是无法获得纯净样品

:天然陨石中的六方钻石,总是与立方钻石、石墨等杂质混杂在一起,根本无法精准测试其真实性能;此前实验室制备的样品,也存在纯度低、尺寸小的问题,甚至有科学家质疑,所谓六方钻石只是有缺陷的立方钻石。

如今,中国研究团队彻底攻克了这一世界性难题。相关研究成果于 3 月 4 日发表在国际顶级期刊《自然》,团队自主研发工艺,成功制备出

直径约 1.5 毫米的高纯度六方钻石

,尺寸足以完成全面的材料性能测试。

制备过程堪称 “实验室复刻宇宙极端环境”:科研人员选用碳原子排列高度规整的优质石墨,在

20 吉帕斯卡高压(相当于 20 万倍大气压)

1300-1900℃高温

下持续压缩 10 小时,最终成功合成六方钻石。值得注意的是,温度和压力一旦过高,六方钻石就会转化为普通立方钻石,精准控制工艺成为关键。

实测数据令人振奋:

六方钻石硬度全面超越天然钻石

,同时抗氧化性能大幅领先 —— 能在更高温度下稳定工作,不会因氧化产生损耗,这对极端工况应用至关重要。

此次突破不仅

实锤了六方钻石是独立真实材料

,通过结构光谱分析和分子动力学模拟,彻底终结了学界数十年的争议;更重要的是,团队还摸索出

可批量生产六方钻石的实用方案

郑州大学物理学家、研究联合负责人山崇欣表示,六方钻石应用前景广阔:可升级切削、钻探工具,提升工业加工效率;作为散热材料,能优化电子设备温控;还能在量子传感领域发挥独特价值。同时,陨石中天然六方钻石的研究,也能为揭秘太阳系天体演化、陨石起源提供关键线索。

从实验室到产业化,从基础研究到工业革新,中国科学家造出的 “超级六方钻石”,不仅刷新了材料硬度纪录,更让人类操控物质、利用极端性能材料的能力,迈上了全新台阶。