出品：科普中国
制作：Dumuzhou（中国科学院半导体研究所）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
随着时间的流逝 ， 有些东西会慢慢消失不见 ， 照片会泛黄褪色 ， 珍藏的纪念品会堆满灰尘 ， 你会忘却当时的故事 ， 那有没有那么一种永远 ， 永远不改变？
当然有！难道你没听过“A diamond is forever.”吗 ？
“宝石之王”钻石：硬度大熔点高
钻石是指经过琢磨的金刚石 ， 是碳元素在高温、高压条件下形成的一种单质晶体 ， 被公认为“宝石之王” 。 钻石的摩氏硬度为10 ， 在自然界物质中硬度最高 。
钻石在自然界中产出极为稀少 ， 分布很不均衡 ， 主要产地集中在俄罗斯、南非、加拿大、博茨瓦纳、民主刚果、澳大利亚等国家 。 钻石矿分两种 ， 一种是原生矿 ， 直接在出产地开采原石；另一种是砂矿 ， 像淘金一样筛采被雨水冲刷出来的钻石 。
金刚石原石
图片来源：http://dy.163.com/v2/article/detail/DK2U77KG0518X10M.html
钻石
图片来源：http://m.sohu.com/n/477102501/?mv=3&partner=baidu
我们都知道这样一个理论：物质的组成与结构决定物质的性质 ， 性质决定用途 ， 用途体现性质 。 那么钻石的物质结构是什么呢?
钻石的分子结构
图片来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a20201200101l85i.html
在钻石晶体中 ， 碳原子按四面体成键方式互相连接 ， 组成无限的三维骨架 ， 是典型的原子晶体 。 每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键 ， 构成正四面体 。 由于钻石中的C-C键很强 ， 所以所有的价电子都参与了共价键的形成 ， 没有自由电子 ， 因此钻石不仅硬度大 ， 熔点极高 ， 而且不导电 。
图片来源：https://www.ydaobo.com/wenzhang/104559.html
上面提到钻石硬度的问题 ， 其实现在钻石的硬度不一定是最高的啦 ， 前面恐怕要有个定语---“自然的” 。 因为科学家研究出了超硬纳米孪晶立方氮化硼, 这种材料从微观上看就像洋葱一样一层包着一层 ， 不知道未来会不会取代钻石 ， 成为见证爱情的新宠 。
除了见证爱情的坚贞之外 ， 研究这种各向同性的材料可以广泛应用于机械加工、地质勘探、石油和天然气开采等相关行业,是国民经济发展的重要基础性工具材料 。 目前可以预见的是超硬纳米孪晶立方氮化硼的硬度可以提高到天然金刚石的两倍以上同时抗氧化温度可以提高到1000℃以上 。
电镜下的纳米孪晶立方氮化硼
图片来源：http://wulixb.iphy.ac.cn/fileup/PDF/2017-3-036201.pdf
媲美天然钻石 ， 这些钻石可以“人造”
1、骨灰钻石：纪念逝者至亲的全新方式
芝加哥的纪念品公司为了纪念逝者 ， 他们把人类的骨灰变成了美丽的钻石 。 骨灰钻石的物理性质、化学成分、光学效果都是可以和天然钻石媲美的（但是将骨灰加工成钻石的费用也相当昂贵 ， 0.3克拉约需2万元人民币 。 ） ， 与天然钻石不同的是 ， 天然钻石的碳来至于地壳运动 ， 而骨灰钻石的碳是来自于至亲 。
骨灰钻石
图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/31556164
2、在300小时内生长出来的人造钻石
人造金刚石的主要合成方法有两种：高温高压合成法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD） 。
在1500°C时产生5GPa的压力
图片来源：https://new.qq.com/omn/20181216/20181216A12RTA.html
推荐阅读
- 地板下面进水多久能干
- 方向机坏了可以修吗
- 如果初中优秀作文
- 如果中国抢先建成5G网络，对美国威胁有多大？
- 技术与安全 找到平衡点
- 如果我是你的作文
- 如果我是一阵风
- 如何查看B站的直播数据
- 床板一翻身老响怎么办
- 床横梁木条断了怎补救