中国科学家团队在合成新材料领域取得重大突破，成功将高质量石墨单晶转化为百微米级、高度有序的六方金刚石。与普通金刚石相比，六方金刚石因其独特的碳原子排布方式，克服了普通金刚石易错位滑移的弱点，力学性能可与立方金刚石相媲美。该研究解决了六方金刚石形成条件苛刻的难题，通过在可控高温、准静水压条件下压缩和加热石墨单晶，成功制备出高纯度六方金刚石。这项成果不仅终结了关于六方金刚石宏观存在的长期争议，也为开发新一代高性能功能材料奠定了基础。研究的成功得益于选用高纯度石墨单晶以及采用高压原位X光探测等关键技术。
💎 **六方金刚石的独特优势**：与普通金刚石的四面体网格状碳原子排布不同，六方金刚石的碳原子呈现两种不同的键长分布，且层间距显著缩短。这种独特的堆垛方式有效克服了普通金刚石密堆积面易滑移的弱点，使其在力学性能上能够与立方金刚石相媲美，且更加稳定。
🔬 **克服合成难题的关键技术**：人工合成六方金刚石的最大难点在于其形成所需的能量高于普通金刚石。此次研究团队创新性地采用了在可控高温、准静水压条件下，对石墨单晶进行压缩和加热的方法。同时，通过选用纯度高、无杂质的天然石墨单晶作为前驱体，并利用高压原位X光观测样品变化，避免了密堆积面的滑移，最终成功制备出高纯度、结构高度有序的六方金刚石。
📜 **研究的重大意义**：这项研究不仅终结了长达60多年的关于六方金刚石宏观存在的争议，更是为六方金刚石作为新一代高性能功能材料的开发铺平了道路。其优越的力学性能预示着在材料科学领域具有广阔的应用前景。
🚀 **科学家的严谨与创新**：该研究由北京高压科学研究中心与中国科学院西安光机所科学家带领的国际研究团队完成，体现了科学家们在材料合成领域的严谨态度和创新能力。通过对前驱体材料的选择和探测手段的创新，成功攻克了长期存在的科学难题。
IT之家 7 月 31 日消息，北京高压科学研究中心与中国科学院西安光机所科学家带领的国际研究团队成功将高质量石墨单晶前驱体转化为百微米级、高度有序的六方金刚石，相关成果已在昨日发表于国际期刊《自然》。
据介绍，普通金刚石的碳原子排布呈四面体网格状，虽然坚硬又耐磨，但也存在弱点：某些平面一旦受力，就容易错位滑移，限制其强度。而六方金刚石规避了这种问题。
但六方金刚石的形成条件极为苛刻，人工合成的最大难点是高温高压下六方金刚石的形成能量高于普通金刚石。因此高温高压产物通常以普通金刚石为主，难以得到六方金刚石。
而我国科学家们创新性地提出了一种由石墨到六方金刚石转变的方法，在可控高温、准静水压条件下，压缩和加热石墨单晶，最终得到高纯度六方金刚石。
研究结果显示，六方金刚石的力学性能可与立方金刚石相媲美，且与仅具有单一碳-碳键长的立方金刚石相比，六方金刚石呈现出两种不同的键长分布，且层间距显著缩短，这种独特的碳原子堆垛方式，将有效克服立方金刚石的密堆积面易滑移的弱点。
这一系统性研究不仅终结了 60 多年关于六方金刚石宏观存在的争议，更为接下来将六方金刚石作为新一代高性能功能材料的开发奠定了坚实基础。
据论文第一作者、北京高压科学研究中心研究员杨留响介绍，这项研究的成功归功于两项关键技术：
其中，研究人员给石墨晶体不断加压，并用高压原位 X 光观测样品变化，避免了密堆积面的滑移，最终制得纯净、未变形的六方金刚石块体。
IT之家附该论文地址如下：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09343-x
