科學家造出六邊形鉆石,比普通鉆石更堅硬

2021/4/7 9:45:27 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責編:問舟

北京時間 4 月 7 日消息,鉆石可能是已知最堅硬的天然物質,但研究人員發現還有比鉆石更堅硬的物質。目前,這項最新研究報告發表在近期出版的《物理評論B刊》雜志上。

科學家在實驗室里制造一種六邊形鉆石,以時速 24100 公里發射 1 枚 1 角大小的石墨圓片朝向這個人造鉆石,在其分解之前使用聲波和激光束進行測量,結果顯示它比天然鉆石更加堅硬。

六邊形鉆石,也被稱為菱形鉆石,是一種特殊類型的鉆石,其碳原子排列成六邊形,當石墨暴露在極端熱和應力作用下時形成,例如:流星碰撞地點,這種稀有材料長期以來被認為比普通立方體鉆石的硬度更高。

然而,由于在隕坑中發現的六邊形鉆石含有太多雜質,科學家從未準確地測量它們的性質,目前,研究人員不僅在實驗室鍛造出高純度六邊形鉆石,還用聲波和激光結合的方法測量它們的硬度,即在被擠壓或拉伸時抵抗形狀變化的能力。

該研究報告合著作者、美國華盛頓州立大學沖擊物理研究所所長約根德拉 · 古普塔說:“鉆石是一種非常獨特的材料,它不僅是最堅硬的,還擁有漂亮的光學性能和非常高的導熱性,現在我們已經在沖擊壓縮實驗中制造出六邊形鉆石,它比普通鉆石更加堅硬結實。”

立方體鉆石通常在地球表面之下 150 千米深度形成,其承受的極端壓力是深海壓力的數倍,溫度達到 1500 攝氏度以上,但為了形成六邊形鉆石,研究人員模擬了流星撞擊時的高能沖擊,使用火藥和壓縮空氣以難以置信的速度發射石墨圓片,當石墨圓片撞擊墻壁的時候,沖擊產生的沖擊波迅速將石墨圓片變成了六邊形鉆石。

為了在該礦物質被粉碎前的幾分之一秒內測量鉆石的強度和硬度,研究人員發射了一種聲波,并用激光測量聲波穿過六邊形鉆石的速度,聲波使鉆石密度在移動過程中發生波動,從而影響激光束的路徑長度,材料硬度越大,聲波穿過它的速度就越快。

事實上,研究人員很難判斷六邊形鉆石是否比普通鉆石更硬,硬度是用于衡量劃傷材料表面的難易程度,而六邊形鉆石存在的時間并不長,科學家無法劃傷它們。目前,科學家還沒有找到一種方法在實驗室中制造出保存時間更長的六邊形鉆石,但如果找到這樣的方法,研究人員預計它將有一系列用途,從制造更高效的鉆頭,或更精美的訂婚鉆戒。

古普塔說:“如果有一天我們能制造并拋光這些人造六邊形鉆石,我認為它會比天然立方體鉆石更受人們歡迎,如果有人問你從兩個鉆石中挑選一個:一個比另一個更稀有,你會選哪一個鉆石呢?”

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關鍵詞:材料

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