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自然界的瑰宝—金刚石

来源:陕西省地质调查院实验中心 | 作者:杨凯淇 | 时间:2025-11-21 | 阅读量:
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        想必大家都听说过“没有金刚钻,别揽瓷器活”这句谚语吧,这句话中的“金刚钻”究竟是什么物质呢?
        金刚钻,是金刚石(diamond)的俗称。金刚石是一种由碳元素在极端条件下形成的矿物,它是碳的同素异形体之一,其他同素异形体包括石墨、碳60(也称为富勒烯)、石墨烯、碳纳米管等。

        金刚石,作为地球上最坚硬的自然矿物之一,其独特的性质源于其化学组成和晶体结构。金刚石的晶体结构是面心立方晶格,每个碳原子都与四个相邻的碳原子通过共价键相连,形成一个四面体结构。晶体多为无色透明,但若含微量元素也会呈褐、灰、白、黄、蓝、绿、红、紫等不同色调。晶面呈金刚光泽,金刚光泽是天然无色透明矿物中最强的光泽。


        金刚石是怎么形成的呢?金刚石是在地球深部高温、高压条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体,它的化学成分中99.98%是碳,其化学本质和铅笔中的石墨以及作为能源的煤炭没有区别。当地球内部的岩浆活动时,岩浆会携带大量的碳元素上升到更高层次。在岩浆上升的过程中,温度和压力逐渐降低,但如果在某些区域仍然保持足够高的温度和压力,碳元素就会在这些区域中沉淀并转化为金刚石,这便是金刚石的来源。
        金刚石的用途非常广泛,宝石级的金刚石可以琢磨成钻石。由于其高硬度及耐磨性,金刚石被广泛应用于磨削加工及钻探领域,如切割玻璃所用的玻璃刀,顶端就是金刚石;各种精密机械加工所使用的刀具以及地质勘探领域所用的钻头,表面通常都有金刚石。利用金刚石优良的红外线穿透性,可以制造卫星和高功率激光器的红外窗口。利用金刚石热导率和电阻率最高这一特性,在电子元器件材料表面沉积纳米金刚石薄膜,可以大大缩小其散热部位尺寸,这不仅解决了导热问题,而且为制作超大规模集成电路提供了可能。
        金刚石,这颗自然界的瑰宝,从发现至今就在不断为人类社会的发展和进步贡献力量。未来,随着科技的蓬勃发展,金刚石的应用领域定会越来越广泛,也将持续为人类社会作出更大的贡献。