中國科研團隊成功合成純淨六方金剛石，證實其硬度超越天然鑽石並解決半世紀科學爭議

由鄭州大學物理學家單崇新（Chunxing Shan）領導的中國研究團隊，近日宣布在合成純淨且具規模的六方金剛石（又稱藍斯戴爾石，Lonsdaleite）領域取得重大突破。這項發表於 2026 年 3 月的研究成果，不僅是多年來對碳同素異形體深入探索的結晶，更為材料科學界提供了關於這種稀有物質性質的決定性證據，標誌著超硬材料研究的新里程碑。

為了製備出毫米級別的高純度六方金剛石（GD）樣本，科學家將高度有序的石墨置於極端物理條件下長達十小時。實驗過程涉及高達 20 十億帕（GPa）的壓力——這約相當於 20 萬倍的地球大氣壓力——以及介於攝氏 1300 度至 1900 度之間的高溫環境。研究人員在實驗中觀察到一項關鍵現象：若進一步提升溫度或壓力條件，已合成的六方金剛石會發生不可逆的相變，轉回傳統的立方鑽石結構，這為理解碳元素的相變路徑提供了極具價值的實證數據。

關鍵的實驗數據明確證實了這種新材料的卓越物理特性：測得的合成藍斯戴爾石維氏硬度約為 114 GPa，顯著高於天然立方鑽石約 110 GPa 的標準。這一結果與先前的理論計算模型高度吻合，該模型曾預測六方結構的硬度最高可比傳統立方鑽石（CD）強韌 58%。此次由吉林大學與中山大學研究人員共同參與的合成計畫，成功解決了學術界長期以來關於藍斯戴爾石究竟是獨立礦物，還是僅為結構缺陷型立方鑽石的科學爭論。

回溯歷史，藍斯戴爾石是以著名晶體學家凱瑟琳·藍斯戴爾（Kathleen Lonsdale）的名字命名，最早於 1967 年在「魔鬼峽谷」（Canyon Diablo）等隕石坑中被發現。然而，由於天然樣本中普遍夾雜著立方鑽石與石墨雜質，其純粹性質在過去始終難以驗證。在結構上，藍斯戴爾石採用六方晶格（2H，層序為 ABAB），有別於立方鑽石的三層立方晶格（3C）。相較於以往在較低壓力（7–13 GPa）下僅能產生埃級厚度微小夾層的研究，單崇新團隊達成的毫米級合成規模，對於實現精確的物理性能評估具有至關重要的意義。

此項科研成就具備深遠的技術影響力與應用前景。經證實的高硬度與更優異的抗氧化穩定性，為藍斯戴爾石進入實際工業應用鋪平了道路。潛在的應用領域涵蓋了開發更耐用的磨料塗層、高性能的切削與鑽探工具，以及在尖端電子設備中作為高效能散熱系統的關鍵材料。研究團隊未來的努力方向將聚焦於優化生產流程並擴大產能，以確保這種具備極致性能的超硬材料能夠早日實現工業化量產與普及。