Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Спросите, какое вещество самое твёрдое в мире, — большинство уверенно ответит: «алмаз». Среди природных минералов это по-прежнему так.
Но в 2026 году учёные получили фазово чистый гексагональный алмаз — лонсдейлит, который оказался немного твёрже обычного. А до этого получили еще три, один из которых — полимеризованный фуллерит — показал твердость аж в три раза выше.
Разбираемся, как алмаз умудрился проиграть самому себе и почему у титула больше нет одной короны.
Что сегодня твёрже обычного алмаза
Нанодвойникованный алмаз делают из углеродных наночастиц при давлении до 20 ГПа и температуре около 2000 °C.
Внутри возникают зеркальные слои толщиной в несколько нанометров, мешающие кристаллу деформироваться. В 2014 году получили около 200 ГПа, позднее — до 276 ГПа, но рекордный образец был размером всего около миллиметра.
Пока его почти не применяют вне лабораторий: рекордные образцы слишком малы и дороги для серийных резцов или буровых коронок.
В перспективе из него можно делать особо стойкие режущие кромки, наконечники буров, детали алмазных наковален и инструменты для обработки керамики и других сверхтвёрдых материалов.
HSD-алмаз представили в 2025 году. Его выращивают из плазмы методом CVD, порциями добавляя азот и создавая сеть дефектов — своеобразную атомную арматуру.
Твёрдость достигла 208,3 ГПа, зато пластину удалось увеличить до 12,7 сантиметра и нанести такой слой на настоящую фрезу. Из всех рекордсменов этот ближе всего к промышленному применению.
Полимеризованный фуллерит — это пока самый твердый известный материал. И это единственный не алмаз в списке — остальные все еще остаются различными вариациями алмаза.
Фуллерит — это кристалл, собранный не из отдельных атомов углерода, как алмаз, а из молекул C₆₀. Каждая такая молекула состоит из 60 атомов и напоминает полый футбольный мяч.
Полимеризованный фуллерит показал 310 ГПа и из него делали из него наконечники для исследования алмаза. Из нюансов — замер был сделан только методом царапания.
Новый практичный кандидат
В марте 2026 года в Nature вышла работа китайской группы: исследователи получили фазово чистый гексагональный алмаз — синтетический аналог природного минерала лонсдейлита.
Лонсдейлит впервые нашли в 1967 году в метеорите Каньон-Дьябло: считается, что удар перестроил часть графита в гексагональный алмаз. Теперь его получают при огромном давлении и нагреве. Образцы 2026 года показали около 114 ГПа — чуть больше выбранного эталона обычного алмаза (110).
Пока это кандидат для жаростойких резцов и покрытий. И, в отличие от трех минералов из списка выше, этот гораздо более практичен в использовании. Хотя и уступает им в твердости.
При вдавливании вдоль оси образец показал 114 ± 6 гигапаскалей. Поперёк — 106 ± 6. Сами авторы формулируют осторожно: немного превосходит обычный алмаз.
Лонсдейлит наконец доказали как отдельную форму углерода, а не как испорченный обычный алмаз. Чтобы понять, почему на это ушло шестьдесят лет, сначала разберёмся, что вообще меряют словом «твёрдость».
Почему самое твёрдое — не самое прочное
Твёрдость проверяют по-разному. По шкале Мооса смотрят, кто кого царапает. В испытании Виккерса в материал вдавливают алмазную пирамидку — индентор — и измеряют отпечаток: чем он меньше, тем твёрже образец. А теоретические пределы идеального кристалла вообще считают на компьютере.
Складывать результаты разных экзаменов в одну таблицу нельзя — хотя многие интернет-рейтинги занимаются ровно этим.
При этом твёрдость — не то же самое, что прочность или трещиностойкость. Алмаз трудно поцарапать, но точный удар по плоскости спайности его раскалывает. «Самое твёрдое» и «самое неразрушимое» — разные соревнования материалов.
Наш — про твёрдость, и в нём полвека маячил претендент с самой скандальной репутацией в углеродном семействе.
Лонсдейлит: минерал, в котором сомневались
В 1962 году физики предсказали: у алмаза может существовать вторая форма — с гексагональной кристаллической решёткой вместо привычной кубической. Тот же углерод, другая укладка атомов. Через пять лет такую структуру идентифицировали в обломках метеорита из Аризонского кратера и назвали лонсдейлитом — в честь британского кристаллографа Кэтлин Лонсдейл.
Как из графита получили гексагональный алмаз
Исходником послужил материал из карандаша — графит. Только высокоориентированный пиролитический: в нём углеродные слои выстроены параллельно, как листы в свежей пачке бумаги. Эту стопку сжали вдоль слоёв и разогрели.
Условия синтеза: около 20 гигапаскалей — примерно 200 тысяч атмосфер, в двести раз больше, чем на дне Марианской впадины, — при 1300–1900 °C.
Под таким прессом плоские листы графита сшиваются в трёхмерный каркас, где каждый атом углерода держится за четырёх соседей. Разница между двумя алмазами — только в порядке укладки слоёв: в кубическом они повторяются как АБВ-АБВ, в гексагональном — как АБ-АБ. Атомы те же, последовательность другая — как одна и та же колода карт, разложенная двумя способами.
На выходе получились кристаллы диаметром около полутора миллиметров: кружок размером с кончик спички.
Авторы смогли убедительно показать, что перед ними отдельная гексагональная фаза, а не смесь.
Нашёлся у новичка и практичный козырь: на воздухе он начинал заметно окисляться только примерно с 848 °C — позже, чем сравнивавшиеся с ним алмазы. Для будущего режущего инструмента, работающего в раскалённой зоне, такая живучесть поверхности порой ценнее пары лишних гигапаскалей.
Зачем нужен алмаз твёрже алмаза
Резонный вопрос: алмазный инструмент и так режет всё на свете — куда больше? Сверхтвёрдые материалы кормят целые отрасли: резцы, буровые коронки, абразивы, износостойкие покрытия. Только прибавка в твёрдости полезна лишь тогда, когда материал не проигрывает по трещиностойкости, износу и цене, — промышленности нужен не чемпион одной цифры, а баланс свойств.
У гексагонального алмаза здесь два козыря: термостойкость и фирменная способность алмазных материалов отводить тепло, за которую его ждут и разработчики электроники.
Пока, впрочем, получен лишь кристалл диаметром около полутора миллиметров. До буровых коронок и резцов из гексагонального алмаза далеко: материал предстоит научиться выращивать крупным, стабильным и не разорительно дорогим.
Графит в карандаше, бриллиант в кольце и лонсдейлит из-под пресса собраны из одного углерода — различается лишь порядок атомов. Таблица Менделеева — только склад деталей. Всё остальное решает сборка.
Поделись видео:
