新少年·未来课堂｜“超级钻石”是怎么制造出来的？

一、盲盒屋

“超级钻石”是怎么制造出来的？

大家都知道，钻石是自然界最坚硬的物质。不过，如今科学家们已经成功制造出了比普通钻石还要硬的“超级钻石”！

这项突破由吉林大学和中山大学的科学家们共同完成，这种钻石不仅硬度惊人，还拥有独特的结构。

那么，这种“超级钻石”究竟是怎么制造出来的？它又有什么特别之处呢？

什么是“超级钻石”？

钻石，是一种由碳元素组成的矿物，因其晶莹剔透、坚硬无比而备受青睐。

然而，在1967年，科学家们在陨石坑中发现了一种比普通钻石还要坚硬的钻石，叫做“六方金刚石”。

超高压高温下获得的纯相六方金刚石光学照片与透射电镜照片。

这种钻石的结构与普通钻石不同，普通钻石的碳原子排列成立方体结构，而六方金刚石的碳原子则排列成六边形结构。这种特殊的结构使得六方金刚石在硬度和耐热性上都优于普通钻石。

科学家们一直希望能够在实验室中人工合成这种“超级钻石”，但由于技术限制，这一目标迟迟未能实现。

直到最近，吉林大学的刘冰冰教授、姚明光教授和中山大学的朱升财教授合作，终于找到了制造六方金刚石的方法。

“超级钻石”的是如何制造？

要制造“超级钻石”，科学家们使用了一种叫做“高温高压”的技术。这种技术模拟了地球深处的高温高压环境，正是这种环境使得碳元素能够形成钻石。

首先，科学家们将石墨（也就是我们常见的铅笔芯材料）放入一个特殊的装置中，施加极高的压力和温度。

在极端条件下，石墨的碳原子结构发生了变化，形成了一种新的结构，科学家们称之为“后石墨相”。

接下来，他们对这种后石墨相进行局部加热，最终成功合成了六方金刚石——也就是我们所说的“超级钻石”。

“超级钻石”有多厉害？

这种人工合成的六方金刚石不仅结构独特，性能也非常出色。

科学家们发现，它的硬度比普通钻石高出40%！这意味着它可以承受更大的压力和磨损。

此外，六方金刚石在高温下表现出极强的稳定性，能够在1100℃的高温下保持不坏，这比目前已知的纳米金刚石还要耐热。

这项发现的意义不仅仅在于制造出更硬的钻石，它还有助于我们更好地理解地球和宇宙中的一些自然现象。例如，科学家们一直对陨石中的六方金刚石感到好奇，现在通过人工合成的方法，他们可以更深入地研究这种材料的形成过程，从而揭示更多关于地球和宇宙的秘密。

此外，六方金刚石的超硬特性使其在工业领域具有广泛的应用前景。它可以用来制造超硬刀具、耐磨的机器零件，甚至可能用于开发新一代的高性能材料。这些应用将极大地推动制造业、航空航天等领域的技术进步。

科学的魅力就在于它总能带给我们意想不到的惊喜，而“超级钻石”的诞生正是科学家们智慧和努力的结晶。让我们期待更多这样的科学突破，为人类带来更多的可能性！

新闻多一点

凭借成熟的技术和成本优势，目前，中国生产的人造钻石占全球总产量的90%以上，是全球最大的人造钻石生产国。河南等地是人造钻石的主要生产基地，贡献了全球大部分产量。随着技术进步和产量增加，人造钻石价格逐渐下降，性价比也会越来越高。

中国人造钻80%产自河南。

二、奇趣谷

蛇为啥会把四肢进化没了？

今年是二十四生肖中的蛇年，你有没有想过，为什么蛇没有四肢，却能在地上游走得那么灵活呢？

今天，我们就来聊聊蛇的演化故事，看看它们是如何从有四肢的祖先变成现在这个样子的。

蛇的祖先其实是一种长得像蛇的蜥蜴。科学家们发现，蛇类和蜥蜴的亲缘关系非常近，蛇类很可能是从蜥蜴演化而来的。

现生蟒蛇的后腿残余。

大约1.2亿年前，蛇类的祖先和恐龙一起生活在地球上。那时候，恐龙占据了大部分的生态位，蛇类的祖先只能在地下或洞穴中生活，勉强生存下来。

其实，蛇类的四肢并不是一下子消失的，而是经过了一个漫长的演化过程。科学家们发现了一些具有后肢的蛇类化石，这些化石表明，蛇类的四肢是逐渐退化的。最早的蛇类可能还保留着短小的四肢，这些四肢在捕食或交配时可能还有一些用处。

蛇类失去四肢的原因主要是为了适应地下生活。在地下洞穴中，四肢不仅没有帮助，反而可能成为累赘。为了在狭小、复杂的环境中更好地移动和捕食，蛇类的身体逐渐变得细长，脊椎更加灵活，四肢也逐渐退化。这种变化让蛇类能够更好地适应地下生活，逃避天敌，捕食猎物。

多种多样的蛇类。

虽然蛇类的祖先在恐龙时代过得并不容易，但在6600万年前，恐龙灭绝后，蛇类抓住了机会，迅速演化，物种多样性大大增加。现在，全球共有4038种蛇类，分布在除南极洲以外的所有大陆和海洋中。蛇类的成功演化，让它们成为了地球上非常成功的动物类群之一。

科学家们通过研究蛇类的化石和基因，逐渐揭开了蛇类四肢退化的谜题。他们发现，蛇类的一些基因发生了突变，这些突变可能导致了四肢的退化。

蛇类的演化历程告诉我们，生物的形态和结构是为了更好地适应环境而不断变化的。蛇类虽然没有四肢，但它们通过身体的灵活性和适应性，成功地在地球上生存了下来。下次当你看到一条蛇时，不妨想想它们背后的演化故事，感受大自然的神奇和智慧。

三、魔卡荟

1.给电池“打一针”，让它“满血复活”！

你有没有想过，手机、电脑和电动车的电池用久了会“衰老”，电量越来越少，最后甚至报废？这不仅让人烦恼，还会污染环境。

不过，中国科学家最近有了一个神奇的办法——给电池“打一针”，让它恢复健康！

复旦大学的研究团队发明了一种特殊的“药物”，叫做锂载体分子。这种分子就像电池的“营养液”，可以通过“打针”的方式注入废旧电池中，补充电池里损失的锂离子，让电池重新充满能量。经过实验，使用这种技术的电池在充放电上万次后，依然像新的一样好用，寿命大大延长！

这项技术不仅效果好，而且成本低，适合各种形状的电池。科学家们还结合了人工智能，确保“药物”能精准修复电池。这项创新让中国在电池修复领域走在了世界前列。

未来，我们或许再也不用担心电池老化，手机和电动车也能用得更久啦！

2.“水变氢”新突破！

科学家找到更便宜、更高效的方法

氢气是一种绿色清洁能源，最近，中国科学家们在这一领域取得了重大突破！他们发明了一种新方法，可以更便宜、更高效地从水中提取氢气，而且这种方法还非常环保！

氢气燃烧时只会产生水，不会污染空气。但是，从水中提取氢气通常需要一种叫“催化剂”的物质，而传统的催化剂使用了一种非常昂贵的金属——铱。科学家们一直在寻找一种既能减少铱的使用，又能提高氢气生产效率的方法。

复旦大学的研究团队想出了一个办法，他们用一种叫“熟化诱导嵌入”的技术，把铱和另一种更便宜的材料——铈结合在一起，做成了一种新型催化剂。这种催化剂不仅用更少的铱，还能让氢气生产得更快、更稳定。经过长时间的测试，科学家们发现，这种催化剂可以连续工作6000小时以上，效果非常好！

这项研究发表在《科学》杂志上，为未来的绿色能源发展提供了新的方向。也许在不久的将来，我们就能用这种技术生产更多的清洁氢气，让地球变得更干净、更美丽！