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全球首次!中国科学家合成毫米级纯相蓝丝黛尔石,超硬材料研究获里程碑突破

2026-03-27
         近日,郑州大学联合南京大学科研团队在国际顶级学术期刊《自然》发表重磅成果,全球首次成功合成出毫米级纯相蓝丝黛尔石(六方金刚石),终结了该材料长达 60 年的科学争议,让这种理论硬度远超普通钻石的 “超级材料” 从陨石中的微量存在,变为可人工制备的宏观实体,为超硬材料、极端环境装备等领域开辟全新可能。
         蓝丝黛尔石,又称六方金刚石,是碳的一种同素异形体,1967 年首次在陨石中被发现,以英国晶体学家凯瑟琳・蓝丝黛尔命名。与普通立方金刚石(ABC 三层碳原子循环堆叠)不同,其碳原子以 ABAB 双层循环方式排列,形成六方晶系结构。这种更紧凑的原子堆叠,让蓝丝黛尔石理论硬度比普通钻石高约 58%,抗压能力更强,且具备更优异的热稳定性,是理想的超硬、耐高温、高导热材料。但长期以来,天然蓝丝黛尔石仅以纳米级、微米级微量存在于陨石中,且混杂石墨、普通钻石等杂质,无法分离出纯相样品;全球科研团队尝试爆炸合成、化学气相沉积等方法,始终只能获得微量不纯产物,学界甚至质疑其是否为独立物相。
         此次中国科学家团队另辟蹊径,以高定向热解石墨为前驱体,摒弃传统 “暴力冲击” 合成路径,采用沿 c 轴施加单轴应力的精准调控方式,在 20GPa 高压、1300-1900℃的窄温区条件下,成功实现石墨向蓝丝黛尔石的高效、纯相转化。团队通过同步辐射 X 射线衍射、球差校正透射电镜等先进表征手段,首次无歧义证实合成产物为纯相六方金刚石,明确其 P6₃/mmc 空间群结构与 ABAB 堆垛特征,合成样品尺寸达百微米至毫米级,为全球首例。
         该突破不仅解决了蓝丝黛尔石 “是否独立存在” 的世纪争议,更首次获得可直接测试本征物性的宏观样品。实验数据显示,合成的纯相蓝丝黛尔石硬度略高于普通立方金刚石,热稳定性显著提升,在极端高压、高温环境下仍能保持结构稳定。这一成果为超硬材料领域带来全新研究载体,有望在高端切削工具、航空航天极端环境部件、高功率半导体散热基板、地质勘探超硬钻头等领域实现颠覆性应用。
         从陨石中的 “宇宙限量款” 到实验室的 “可控合成品”,中国科学家用精准的高压高温调控技术,实现了蓝丝黛尔石从理论到现实的跨越。这一突破不仅彰显我国在高压科学、材料合成领域的领先地位,更为人类探索碳基材料极限性能、拓展高端装备制造边界,奠定了坚实的科学基础。

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