自然界最坚硬的物质——金刚石,其霸主地位正被中国科学家改写。近日,由郑州大学与南京大学联合攻关的科研团队,通过超高压技术成功制备出毫米级六方晶系金刚石(又称朗斯代尔石),该突破性进展发表在权威学术期刊上。 长期以来,科学界对六方金刚石的研究受限于其天然形态。自1967年在陨石中发现纳米级颗粒以来,如何实现宏观尺度的可控制备成为世界性难题。研究团队创新性地采用热解石墨为原料,在20万标准大气压和1300摄氏度的极端条件下,通过精确调控碳原子层间的滑动重组,实现了原子级精度的"材料折叠"。 技术突破的背后,是我国在高压科学领域数十年的积累。此次采用的二级加压装置与温度控制系统,突破了传统工艺的极限。实验数据显示,合成材料的维氏硬度达到传统金刚石的1.5倍,抗剪切强度提升58%,在800℃高温环境下仍保持结构稳定。 该成果具有多重战略价值。在工业应用层面,可大幅提升精密加工工具的使用寿命,据测算可使航空发动机叶片加工效率提高30%。在战略新兴领域,其独特的量子态稳定性为高精度传感器研制提供了新可能。中科院材料专家指出,这项技术或将重塑超硬材料产业格局。 展望未来,研究团队正着手建立标准化制备流程。国家重点实验室已将该技术列入"十四五"新材料专项,计划三年内实现小批量试产。,科研人员正在探索该材料在极端环境装备、核工业防护等领域的应用潜力。
从陨石中的纳米级微粒到实验室中的毫米级晶体,六方金刚石的成功合成展现了中国科学家在超硬材料领域的创新能力。这个突破填补了基础科学的空白,也为精密制造、能源、信息等战略产业的发展开辟了新方向。随着涉及的研究的推进和技术完善,这种新型超硬材料将在人类社会进步中发挥更大作用。