中国科研团队创新突破 人工合成超级钻石

吉林大学联合中山大学实现纯相六方金刚石人工合成重大突破

感谢IT之家网友石原里美提供的幸福线索，2月12日，吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室联合中山大学取得了一项重大科研成果。
刘冰冰教授和姚明光教授团队与朱升财教授合作，在Nature Materials上发表了最新研究本文，揭示了高温高压下石墨通过一种新的路径合成六方金刚石的机制，并首次成功合成出高质量六方金刚石块材。
这一成果对于超硬材料和新型碳材料的研究具有重大意义。

一、背景介绍

钻石，即金刚石，是一种由碳原子在地壳深处经受巨大压力而天然形成的硬质晶体，通常具有立方结构。
由于其出色的物理性质，金刚石在许多领域都有广泛应用。
半个世纪前，另一种共生于陨石中的超级钻石——六方金刚石被发现，由于其更为坚硬且稀缺，备受关注。
但由于其形成条件极为苛刻，人工合成纯相六方金刚石一直是科学界的难题。

二、科研突破

研究团队长期从事超高压下碳及相关材料的实验研究，在长期探索中发现了石墨在高温高压下的一种新型结构转变机制。
在最新的研究中，团队通过巧妙设计的高温高压实验，发现了石墨经过后石墨相形成六方金刚石的新路径。
这一发现为人工合成纯相六方金刚石提供了有效途径。

三、科研过程

团队首先利用激光加温金刚石对顶砧技术，研究了石墨在超高压下的结构变化规律。
发现石墨在高压力区间会形成后石墨相高压结构。
在此基础上，通过局部加热成功获得了六方金刚石。
研究团队还结合大尺度分子动力学理论模拟，揭示了石墨层堆叠构型对形成六方金刚石结构的关键作用。
这一研究揭示了石墨转变为六方金刚石的全过程。

四、技术支撑

为了进行这项研究，研究团队长期自主研发大腔体超高压实验技术。
针对大腔体压机腔体尺寸与压力极限的矛盾关系，团队开发了新型国产碳化钨压砧及超高压组装体，实现了高温下的超高压条件，为高温高压材料宏量制备提供了技术支撑。
这一技术突破为六方金刚石块体的高压合成提供了可能。

五、成果展示与应用前景

研究团队成功合成出高质量的高取向六方金刚石块材，并发现其物理性质极为出色。
其硬度高达155±9GPa，超过天然金刚石的40%以上。
其在真空环境下的热稳定性可达1100℃，优于纳米金刚石的900℃。
这一成果不仅为超硬材料领域带来了新的突破，也为深入了解陨石中钻石的来源和重大地质事件提供了帮助。
六方金刚石的应用领域可涵盖精密加工、资源开采、信息通讯以及深空、深地、深海极端环境等领域。

六、展望与意义

此次科研成果不仅提供了一种纯相六方金刚石人工合成的有效途径，也为超硬材料和新型碳材料领域带来了新的突破。
这一发现有望推动相关领域的技术进步，促进产业发展。
未来，研究团队将继续深入研究六方金刚石的性质和应用，探索其在更多领域的应用可能性。
同时，该成果对于深入了解陨石中钻石的具体来源和重大地质事件具有重要意义，有望为人类对宇宙和地球的认识带来新的突破。

这次科研成果是吉林大学和中山大学团队合作的杰出代表，展示了我国科研团队在材料科学领域的实力和创新能力。
我们期待未来有更多的科研成果为我国的发展做出贡献。

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