中国科研团队成功合成纯净六方金刚石：硬度超越立方金刚石，开启超硬材料新纪元

由郑州大学物理学家单崇新（Chunxing Shan）教授共同领导的中国科研团队近日宣布，他们已成功合成出大尺寸且高纯度的六方金刚石（又称蓝斯戴尔石，Lonsdaleite）。这一突破性成果于2026年3月正式发表，标志着科学界对这种碳同素异形体长达数年的探索达到了巅峰。该研究不仅揭示了六方金刚石的本质属性，也为超硬材料的研究奠定了坚实基础。

为了获得毫米级的纯净六方金刚石（GD）样本，研究人员将高取向石墨置于极端环境下持续处理长达十小时。实验条件极其严苛，压力高达20吉帕（GPa），相当于约20万个大气压，温度则控制在1300至1900摄氏度之间。值得注意的是，研究发现若进一步提升温度和压力，合成的六方金刚石会不可逆地转化为常见的立方金刚石，这一发现为理解碳的相变过程提供了宝贵的数据支持。

实验数据有力地证明了这种新材料的卓越性能：合成蓝斯戴尔石的维氏硬度实测值约为114 GPa，明显超过了天然立方金刚石约110 GPa的硬度水平。这一实证结果与早期的计算模型高度吻合，此前模型曾预测六方金刚石的硬度可能比立方金刚石高出58%。此次由吉林大学、中山大学及郑州大学科研人员共同完成的合成工作，正式终结了关于蓝斯戴尔石究竟是独立矿物还是带缺陷立方金刚石的长期科学争议。

蓝斯戴尔石以著名晶体学家凯瑟琳·兰斯代尔（Kathleen Lonsdale）的名字命名，最早于1967年在“魔鬼峡谷”等陨石中被发现。然而，由于天然样本中普遍含有立方金刚石和石墨杂质，其纯度一直备受质疑。从结构上看，蓝斯戴尔石具有六方晶格（2H，层序为ABAB），而立方金刚石则为三层立方晶格（3C）。此前在较低压力（7–13 GPa）下的合成尝试仅能获得埃级厚度的薄层，而单崇新团队实现的毫米级尺寸对于进行精确的物理性能测量至关重要。

这一科研成就具有直接的技术应用前景。经证实的超高硬度以及更强的抗氧化能力，为蓝斯戴尔石的实际应用铺平了道路。其潜在应用领域广泛，包括开发更耐用的磨料涂层、高性能切割和钻探工具，以及在高端电子设备中作为高效散热系统。研究团队表示，未来的工作重点将转向扩大生产规模，以确保这种超硬材料能够满足工业级的大规模供应需求。