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出品：科普中國

作者：超級大陸團隊

監製：中國科普博覽

提起鑽石，人們(men) 就會(hui) 聯想到光彩奪目、閃爍耀眼的情景，它隨著擁有者的活動而光芒四射。但因它的昂貴價(jia) 格，大多數人隻能望而卻步。盡管如此，人們(men) 對鑽石還是很向往的。

（圖片來源：veer圖庫）

你知道鑽石是什麽(me) 嗎？它的化學成分是碳（C），天然的鑽石是由金剛石經過琢磨後才能稱之謂“鑽石”。天然的鑽石是非常稀少的，物以稀為(wei) 貴，正因為(wei) 可做“鑽石“用的天然金剛石很罕見，人們(men) 就想“人造“金剛石來代替它，這就自然地想到了金剛石的“孿生“兄弟——石墨了。

金剛石和石墨的化學成分都是碳（C），科學家們(men) 稱之為(wei) “同質多像變體(ti) ”，也有人稱“同素異形體(ti) ”。從(cong) 這種稱呼可以知道它們(men) 具有相同的“質”，但“形”或“性”卻不同，且有天壤之別，金剛石是目前最硬的物質，而石墨卻是最軟的物質之一。

大家都知道鉛筆芯就是用石墨粉和粘土配比而製成的，石墨粉多則軟，用“B“表示，粘土摻多了則硬，用“H”表示。礦物學家用摩氏硬度來表示相對硬度，金剛石為(wei) 10，而石墨的摩氏硬度隻有１。它們(men) 的硬度差別那麽(me) 大，關(guan) 鍵在於(yu) 它們(men) 的內(nei) 部結構有很大的差異。

（圖片來源：veer圖庫）

石墨內(nei) 部的碳原子呈層狀排列，一個(ge) 碳原子周圍隻有3個(ge) 碳原子與(yu) 其相連，碳與(yu) 碳組成了六邊形的環狀，無限多的六邊形組成了一層。層與(yu) 層之間聯係力非常弱，而層內(nei) 三個(ge) 碳原子聯係很牢，因此受力後層間就很容易滑動，這就是石墨很軟能寫(xie) 字的原因。

金剛石內(nei) 部的碳原子呈“骨架”狀三維空間排列，一個(ge) 碳原子周圍有4個(ge) 碳原子相連，因此在三維空間形成了一個(ge) 骨架狀，這種結構在各個(ge) 方向聯係力均勻，聯結力很強，因此使金剛石具有高硬度的特性。

（圖片來源：veer圖庫）

石墨和金剛石的硬度差別如此之大，但人們(men) 還是希望能用人工合成方法來獲取金剛石，因為(wei) 自然界中石墨（碳）藏量是很豐(feng) 富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳，不是那麽(me) 容易的。十八世紀後期，人們(men) 就開始尋找合成的途徑，直至本世紀中葉。1938年學者羅西尼通過熱力學計算，奠定了合成金剛石的理論基礎，算出要使石墨變成金剛石，至少要在15000個(ge) 大氣壓、攝氏1500度的高溫條件下才可以，到50-60年代建成了能達到上述條件的儀(yi) 器裝置。石墨在5-6萬(wan) 大氣壓，即（5-6）×103MPa，及攝氏1000至2000度高溫下，再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑，可使石墨轉變成金剛石。

目前世界上已有十幾個(ge) 國家（包括我國）均合成出了金剛石。但這種金剛石因為(wei) 顆粒很細，主要用途是做磨料，用於(yu) 切削和地質、石油的鑽井用的鑽頭。當前，世界金剛石的消費中，80%的人造金剛石主要是用於(yu) 工業(ye) ，它的產(chan) 量也遠遠超過天然金剛石的產(chan) 量。

現在，從(cong) 空間站宇航員的防輻射麵罩，南水北調工程巨型盾構機的鑽頭，CVT變速器精密成型電鍍砂輪的鋒刃之上，中國製造的人造金剛石作為(wei) 最鋒利的“工業(ye) 牙齒”，攬下了一個(ge) 又一個(ge) 的瓷器活，為(wei) 國內(nei) 眾(zhong) 多製造業(ye) 企業(ye) 突破技術瓶頸提供了“精良利器”。

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