科学家成功合成高品质黑金刚石

金刚石并非只有晶莹剔透的白色形态。其色泽的多样性来源于晶体结构内部的微量元素或包裹体的差异。今天要提到的是黑金刚石（Carbonado），俗称“黑钻石”，它不仅色泽深邃高贵，其形成之谜更横跨地球科学与天体物理学两大领域。近日，中国科学家的一项重磅成果，为解开这一谜题带来了曙光。

与常见的单晶透明钻石不同，黑金刚石是一种多晶金刚石聚合体。它由无数微小的金刚石晶粒“镶嵌”而成，内部通常包裹着石墨、无定形碳或其他矿物杂质。正是这些复杂的内部结构，赋予了它黝黑不透明、却带有金属般强光泽的独特外观，同时也使其具备了极高的硬度和韧性。天然黑金刚石极为稀有，目前，天然黑金刚石仅发现于巴西与中非共和国的冲积矿床中，成因至今仍是科学谜团。科学家们提出了多种假说，包括地球深部高压形成、宇宙陨石坠落或远古小行星撞击地球遗留等。由于其极为稀有，天然黑金刚石在宝石与收藏领域价值显著。

黑金刚石的起源是科学界长期争论的前沿课题。主流假说认为，它可能形成于地球地幔深处极端的高压高温环境；另一种猜想是，它或许源于远古时期小行星撞击地球时产生的瞬间超高压高温；甚至还有假说认为它可能来自富碳的星际空间，随陨石降临地球。这个未解的谜团，为这种黑色金刚石蒙上了一层宇宙级别的神秘面纱。

当前市售“黑钻”绝大部分是经过人工辐照处理的无色钻石。这种处理仅改变了钻石表层的颜色，其内部仍是单晶结构，与天然黑金刚石的多晶聚合结构和物理性能有着本质区别。可以说，在此之前，实验室并未真正复制出这种类天然结构黑金刚石。

近日，这一*被中国科学家团队所填补。燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君院士团队的赵智胜教授等人基于固-固相变新原理，成功实现了高品质黑金刚石的人工合成。他们所合成的黑金刚石颜色均匀深邃，质地致密，其性能尤为*：硬度可在40-150GPa的宽广范围内调控，*高硬度的样品可以轻松刻划天然钻石；其韧性更是达到普通钻石的2至4倍。相比之下，天然黑金刚石内部往往存在成分不均、孔隙等缺陷。

这项突破性研究，在科学上，合成实验本身为验证黑金刚石的多种起源假说提供了关键的实验证据和全新视角，在技术上，这种硬度与韧性可协同调控的超硬材料将带来长远技术启发，有望用于制造超高耐磨损的高端切削刀具、超精密加工仪器、深海钻探钻头以及*防护装甲。当然也可能为珠宝市场提供来源可靠、品质均匀的真正“黑钻石”。

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