这一细微差异使六方金刚石能有效地抵御剪切破坏。理论预测显示,在面对特定条件下的极端受力时,六方金刚石的硬度可比传统金刚石高出超过50%。
自1962年被预言存在、1967年在陨石中被发现以来,六方金刚石能否在实验室合成一直存在争论。天然的六方金刚石仅以纳米级微小颗粒镶嵌在陨石中,而且,在实验室极端的高温高压环境下更容易生成传统的立方金刚石,六方结构难以稳定形成。这一研究困境直至2025年才取得重要突破。
这一次,中国科学家给出了确定性的答案。研究团队从根源入手,自主研制了大腔体单轴高压设备。他们以高纯度、结构规整的热解石墨为起点,在相当于20万个标准大气压的超高压和约1300摄氏度的高温下,进行了一场原子尺度的“折纸”,成功诱导石墨中的碳原子层以特定方式滑动、重组,最终构筑出了毫米尺寸的六方金刚石晶体。这标志着人类在宏观尺度上掌握了合成这种神秘材料的能力。
更重要的是,团队运用同步辐射X射线衍射、原子分辨率透射电镜等探测技术,清晰地看到了其完美的六方晶体结构和独特的原子键合特征,获得了如同指纹般确凿的身份证明。性能测试结果更令人振奋:合成的六方金刚石不仅在硬度上超越了传统金刚石,其抗剪切能力和抗氧化性也更为优异。
这项研究意味着,一种预期性能更为极致的超硬材料,终于成为人类可以制备和研究的实体。在未来,它有望带来全新的切割工具、更高效的散热材料,或在量子传感等尖端领域大放异彩。
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