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钻石|比钻石还硬的玻璃，贵吗？

科学 钻石 石墨 金钢石 六方氮化硼

审核专家：甘强
北京理工大学讲师 ， 应用化学博士
钻石是经过打磨雕琢的金刚石 ， 同时也是世界上硬度等级最高的宝石 。 钻石也因其超强的硬度被人们赋予美好的意义 ， 象征着坚不可摧的爱情 。

钻石|比钻石还硬的玻璃，贵吗？
来源 | 网络
但有谁能想到 ， 在这变心比翻书还要快的时代 ， 不仅爱情变得虚无缥缈（单身不香吗） ， 就连钻石也跌下了“神坛”？
近日 ， 我国燕山大学的国家重点实验室成功合成了一种新型非晶材料——AM-III 。 AM-III的密度与金刚石十分接近 ， 但是其维氏硬度HV（表示材料硬度的一种标准）却可以达到113 GPa ， 可以划伤单晶金刚石 。
这不禁让人感到惊讶 ， AM-III是何方神圣 ， 竟然可以在被誉为“硬度之王”的金刚石上留下划痕？
AM-III“身世”大揭秘
我们都知道 ， 金刚石是碳元素以单质形态出现的一种结构 。 除了金刚石 ， 碳元素还以石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等形式出现在大家面前 。 而AM-III就是采用富勒烯C60在高温高压环境下获得的一种新型非晶碳材料 。
在这里插入解释一个概念 ， 什么是非晶材料？这个问题还要从金刚石为何如此坚硬说起！

钻石|比钻石还硬的玻璃，贵吗？
金刚石的结构模型 来源 | 新华网
金刚石的坚硬取决于它的分子结构 。 金刚石的每个碳原子都可以与相邻的4个碳原子紧密结合成三椎结构 ， 而且不管是上下 ， 还是左右 ， 相邻碳原子之间的距离相同 。 就是这样无数个相同的三椎结构“排兵布阵” ， 让金刚石成为了天然存在的最坚硬的物质 ， 其中这种排列有序、有规律的分子结构状态就是晶态 。
由晶态反向而推之就是非晶态 ， 说白了其实就是分子排列不整齐、没有规律的结构状态 ， 也就是AM-III的分子排列状态 。
AM-III为何可以划伤金刚石？
同样是碳原子构成的 ， 难道因为分子排列不同 ， AM-III就可以划伤金刚石？
其实并非如此！
AM-III的密度为3.30 克/立方厘米 ， 与密度约为3.5-3.53克/立方厘米金刚石相当 。 在密度相当的情况下 ， AM-III的维氏硬度为113 GPa ， 天然钻石的维氏硬度约为70-100GPa（实验采用单晶金刚石的001面维氏硬度为103 GPa） 。 如此看来 ， AM-III划伤金刚石是一件极为轻松的事情 。

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一块 1 毫米宽的 AM-III 玻璃在天然钻石表面留下划痕 来源 | 凤凰网
或许这些数据无法让你感受到AM-III到底有多坚硬 ， 但是你可以想象钢有多硬、防弹玻璃有多硬 ， 而AM-III要比钢硬十倍 ， 比大多数防弹玻璃坚固20到100倍 。

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