自然界最堅(jiān)固的材料這一稱呼現(xiàn)在開始了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。研究人員首次有確鑿的證據(jù)表明，人類制造的六邊形鉆石比自然界中常見的立方體鉆石更堅(jiān)硬，而且經(jīng)常被用于珠寶中。六邊形鉆石因其六面晶體結(jié)構(gòu)而得名，在一些隕石撞擊地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了六邊形鉆石，還有一些鉆石在實(shí)驗(yàn)室里被短暫制造出來(lái)，但這些鉆石要么太小，要么存在時(shí)間太短，無(wú)法測(cè)量。
現(xiàn)在，華盛頓州立大學(xué)沖擊物理研究所的科學(xué)家們制造出了足夠大的六邊形鉆石，可以用聲波測(cè)量它們的剛度。他們的研究結(jié)果在最近的《物理評(píng)論B》上的一篇論文中詳細(xì)介紹。
"金剛石是一種非常獨(dú)特的材料，"沖擊物理研究所所長(zhǎng)、該研究的通訊作者Yogendra Gupta說(shuō)。"它不僅是最強(qiáng)的--還具有美麗的光學(xué)特性和非常高的熱導(dǎo)率。現(xiàn)在，我們已經(jīng)制造出了在沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)下產(chǎn)生的六邊形鉆石，它的硬度和強(qiáng)度明顯高于普通天然鉆石。"
長(zhǎng)期以來(lái)，研究人員一直想制造出一種比天然鉆石更堅(jiān)固的材料，它可以在工業(yè)上有多種用途。雖然許多人理論上認(rèn)為六邊形鉆石會(huì)更強(qiáng)，但WSU的研究提供了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明它們是更強(qiáng)的。
主要作者Travis Volz現(xiàn)在是勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，他在WSU的論文工作重點(diǎn)是用石墨創(chuàng)造六邊形鉆石。在這項(xiàng)研究中，沃爾茲和古普塔使用火藥和壓縮氣體，以每小時(shí)約15000英里的速度將約一角硬幣大小的小石墨盤推進(jìn)到透明材料上。撞擊在這些圓盤中產(chǎn)生了沖擊波，非常迅速地將它們變成了六邊形的鉆石。
撞擊后，研究人員立即產(chǎn)生了一個(gè)小聲波，并使用激光測(cè)量其在鉆石中的運(yùn)動(dòng)。聲音在較硬的材料中移動(dòng)得更快。以前聲音在立方鉆石中移動(dòng)速度最快，而在實(shí)驗(yàn)室制造的六邊形鉆石中，聲音移動(dòng)速度更快。每個(gè)過(guò)程都發(fā)生在幾十億分之一秒，或納秒內(nèi)，但研究人員利用最新的技術(shù)能夠在高速?zèng)_擊摧毀鉆石之前進(jìn)行剛度測(cè)量。剛度是指材料在力或壓力下抵抗變形的能力--例如，巖石比橡膠更硬，因?yàn)橄鹉z受壓后會(huì)彎曲。硬度是指抗劃傷或其他表面變形的能力。雖然研究人員無(wú)法直接劃傷鉆石來(lái)測(cè)試硬度，但通過(guò)測(cè)量鉆石的硬度，他們可以對(duì)鉆石的硬度進(jìn)行推斷。如果科學(xué)發(fā)展到可以創(chuàng)造和回收實(shí)驗(yàn)室制造的六邊形鉆石的程度，它們可能會(huì)有一系列的用途。
"硬質(zhì)材料對(duì)加工能力很有用，"沃爾茲說(shuō)。"例如，金剛石在鉆頭中已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間。由于我們發(fā)現(xiàn)六邊形金剛石可能比立方金剛石更硬，因此它可能是加工、鉆孔或任何類型的應(yīng)用中使用立方金剛石的優(yōu)越替代品。"
雖然工業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，但Gupta表示，六邊形鉆石也有可能有一天被用于訂婚戒指上。目前實(shí)驗(yàn)室制造的立方鉆石與天然同行相比價(jià)值較低，但六邊形鉆石可能會(huì)更加新穎。
"如果有一天我們能生產(chǎn)它們并對(duì)它們進(jìn)行拋光，我想它們的需求量會(huì)比立方鉆石更大。"
