东谈主造金刚石界限再迎时代首要冲突。
吉林大学微信公众号2月11日发文称，已发现了高温高压下石墨经过后石墨相酿成六方金刚石的全新旅途，并“初次”合成出高质地六方金刚石块材。该恶果不仅提供了一种纯相六方金刚石东谈主工合成的有用道路，给出了其寂寥存在的有劲凭证，为冲突立方金刚石的应用局限提供了可能。
图片来源：吉林大学微信公众号
2月10日，吉林大学高压与超硬材料寰宇重心本质室、详细顶点要求高压科学中心刘冰冰训导、姚明光训导团队聚荟萃山大学朱升财训导等取得了首要冲突，在Nature Materials上发表题为“General Approach for Synthesizing Hexagonal Diamond by Heating Post-Graphite Phases”的最新参谋论文，发现了高温高压下石墨经过后石墨相酿成六方金刚石的全新旅途，并“初次”合成出高质地六方金刚石块材，发现其具有越过立方金刚石的极高硬度和追究的热褂讪性。该恶果不仅提供了一种纯相六方金刚石东谈主工合成的有用道路，给出了其寂寥存在的有劲凭证，也为超硬材料和新式碳材料添加了性能更为优异的新成员，为冲突立方金刚石的应用局限提供了可能。该恶果对真切了解陨石中钻石的具体来源和首要隘质事件也有着伏击道理。
金刚石不仅是东谈主们青睐的对峙，更是集极高硬度、极耐磨、极高热导率、极宽禁带等优异性能于一体的伏击前沿计谋材料，被称为“最浓烈的工业牙齿”和“国度计谋物质”，立方金刚石照旧在精密加工、资源开采、信息通信以及“深空、深地、深海”顶点环境等国度首要需求界限发扬了伏击作用。
六方金刚石初次被发现是在好意思国亚利桑那州的魔谷陨石中（1967年），这种冷酷而异常的钻石也因此被称为“陨石钻石”，多数觉得是石墨在陨石撞击地球酿成的高温高压要求下改造而成的，表面掂量它比立方金刚石还鉴定。但由于陨石快速冲击时刻短，六方钻石酿成的要求极为坑诰，只须纳米大小，且与陨石共生，因此，六方钻石能否寂寥存在一直存在争议，完了纯相的东谈主工合成极具挑战。
最大的难点是高温高压下六方金刚石的酿成能垒高于立方金刚石，高温高压居品频频以立方金刚石为主，难以酿成六方金刚石，因此，诚然经过半个多世纪的竭力于，纯相六方金刚石的东谈主工合成一直未能完了。
超高压高温下取得的纯相六方金刚石光学相片与透射电镜相片（图片来源：吉林大学微信公众号）
参谋团队恒久从事超高压下碳及筹办材料的本质参谋，发现了多种常压下难以得到的新结构和新性质（Nature 2021，599，599;Science 2012，337，825）。团队在前期参谋剪切力对石墨高压下结构变化影响中，提议了一种石墨到立方金刚石改造的新机制，发现sp3碳高压相结构的酿成是伏击身分（Phys.Rev.Lett.，2020，124，065701），这一扫尾启发团队在探索六方金刚石的东谈主工合成时，高压相结构很可能是关键。
研讨到陨石钻石酿成中，不仅有超高压还有高温要求，为此，团队奥密设想了高温高压本质，来源应用激光加温金刚石对顶砧时代原位参谋了石墨在50GPa超高压高温下的结构变化规则，股票操盘发现石墨在高压力区间会酿成“后石墨相”高压结构，再通过局部加热见效取得了六方金刚石。参谋团队进一步结合大轨范分子能源学表面模拟，揭示出石墨层堆叠构型对酿成六方金刚石结构的关键作用，确认了石墨经过后石墨相酿成六方金刚石的全新旅途。
石墨经过后石墨相向六方金刚石结构改造的能源学模拟格外与本质电镜对比相片 （图片来源：吉林大学微信公众号）
参谋团队恒久自主研发大腔体超高压本质时代，针对大腔体压机腔体尺寸与压力极限矛盾关系这一海外性穷苦，设备了系列新式国产碳化钨压砧以及超高压拼装体，在高温下完了了40GPa超高压，将原有的压力极限耕种60%，为高温高压材料宏量制备提供了时代维持（Engineering， 2025，DOI: 10.1016/j.eng.2023.03.023；Chin. Phys. Lett.， 2020， 37， 080701）。针对六方金刚石块体的高压合成，在超高压拼装体中奥密地引入热导率不同的高硬度材料，高压下产生温度梯度，模拟金刚石对顶砧原位本质中的高温高压要求，在30 GPa、1400 ℃的要求下，见效制备出毫米级高取向六方金刚石块材。发现了六方金刚石具有出色的物感性质，硬度高达155 ± 9GPa，高出自然金刚石的40%以上，真空环境下其热褂讪性不错达到1100 ℃，优于纳米金刚石的900 ℃。
高取向六方金刚石块材的透射电镜相片、XRD以及维氏硬度测试 （图片来源：吉林大学微信公众号）
该参谋恶果的第一完成单元为吉林大学高压与超硬材料寰宇重心本质室和详细顶点要求高压科学中心，论文第一作家为陈德斯博士、共归并动作陈顾文博士（中山大学）。刘冰冰训导、董家君参谋员、朱升财训导（中山大学）和姚明光训导为论文共同通信作家，与瑞典于默奥大学B. Sundqvist训导、吉林大学电子显微镜中心张伟训导以及上海同步放射光源的何丙辰参谋员等共同勾通完成。该职责得到了国度基金委名堂和国度重心研发接洽项缱绻资助。
比年来，我国东谈主造金刚石界限的时代冲突频出。
据上海证券报，2024年12月，北京大学东莞光电参谋院发布最新参谋恶果，该院与南边科技大学、香港大学构成的蚁集参谋团队，在金刚石薄膜材料制备和应用方面取得伏击进展，见效设备出好像批量分娩大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的制备步履。这被视为在金刚石薄膜时代界限的一大飞跃，为将来金刚石薄膜在电子、光学等多个界限的应用提供了新的可能性。
本年2月10日，宁波大学物理科学与时代学院潘益龙参谋员蚁集燕山大学高压科学中心田永君院士团队及南京理工大学参谋东谈主员，见效合成出硬度达276GPa的超细纳米孪晶金刚石块材，再度刷新材料硬度记载。
“金刚石界限时代捏续冲突，不仅展示了其在材料科学中的伏击性，也为将来在电子信息、航空航天等界限应用开辟了新的可能。”国度超硬材料产业基地首席大师、中国机械工程学会金刚石及成品分会名誉理事长王秦生先容，我国事东谈主造金刚石主要分娩国，东谈主造金刚石产量占寰球总产量90%以上。时代层面，我国自主研发的六面顶压机及整套分娩时代，更是海外最初。
关于近期业内束缚透露的新时代，王秦生也暗示，当今东谈主造金刚石的制备步履主要为高温高压法（HTHP）和化学气相千里积法（CVD），其他新步履的产业化仍面对时代练习度、建树材料匹配度以及老本浪漫等穷苦。
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