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我科學家成功合成“隕石鉆石”
2025-02-27 10:23:30 來源:光明日報 編輯:
 近日,記者從吉林大學獲悉,該校聯合中山大學組成科研團隊,發現了高溫高壓下石墨經由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑,并人工合成出高質量六方金剛石塊材料,其硬度高出立方金剛石,具有良好的熱穩定性。

  六方金剛石也被稱為“隕石鉆石”,首次被發現是在美國一隕石坑中,理論預測它比立方金剛石還要堅硬。六方金剛石的形成條件極為苛刻,只有納米大小,且與隕石共生。因此,六方金剛石能否獨立存在尚存爭議,人工合成純相六方金剛石更是極具挑戰性。

  鑒于六方金剛石形成過程中的超高壓和高溫條件,科研團隊設計了高溫高壓實驗。首先,利用激光加溫金剛石對頂砧技術原位研究石墨在50GPa超高壓高溫下的結構變化規律,發現石墨在高壓力區間會形成后石墨相高壓結構,再通過局部加熱成功獲得六方金剛石。科研團隊還進一步結合大尺度分子動力學理論模擬,揭示出石墨層堆疊構型對形成六方金剛石結構的關鍵作用,證實了石墨經由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑。

  在30GPa、1400℃的條件下,科研團隊成功制備出毫米級高取向六方金剛石塊材,發現其硬度高達155±9GPa,超過天然金剛石40%,真空環境下其熱穩定性可達1100℃,優于納米金剛石的900℃。

  該研究成果不僅提供了六方金剛石獨立存在的有力證據,也提供了一種純相六方金剛石人工合成的有效途徑,為超硬材料和新型碳材料添加了性能更為優異的新成員,對深入了解隕石中鉆石的具體來源和重大地質事件也有著重要意義。

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