中国科学家开发出像钻石一样坚硬的玻璃

用钻石来切割玻璃并不是什么新闻，但是中国的一个研究小组最近开发出了世界上最硬的玻璃材料，可以轻松地在钻石的表面留下一道深深的划痕。

AM-III（暂定名）是一种完全由碳构成的透明的、有点发黄的材料，在维氏硬度测试中达到113千兆帕（GPa）。

相比之下，天然钻石通常为50至70 GPa，一些人造的钻石最高可达100GPa。

尽管大规模生产可能还需要几年时间，而且价格不太可能便宜，但用AM-III制造的防弹窗可能比目前使用的一些主流产品要坚硬20至100倍。

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研究人员说，这种玻璃材料看起来不像珠宝那样有吸引力，但它在高科技行业有一些广泛的应用。

例如，AM-III是一种几乎与硅一样高效的半导体。

这种随意传输电流的能力使它成为需要在高压和高温等极端环境下运作的光电设备（包括武器）的有力候选人。

位于河北省秦皇岛市的燕山大学高压科学中心的田永君教授及其同事周四发表在《国家科学评论》杂志上的一篇论文中说：“这种超硬、超强、半导电的非晶碳材料的出现，为最苛刻的实际应用提供了优秀的候选材料。”

钻石是一种晶体。在晶体中，原子和分子以完美的顺序和方向排列。但如果顺序和方向有多个，内部结构的排列就不那么完美，材料就会变成玻璃。

一般来说，玻璃是很脆弱的。但据田永君教授和同事说，AM-III不是严格意义上的一块玻璃，而是内部有晶体的玻璃。

在显微镜下，该材料结构就像晶体一样。但是放大一点，画面就变得混乱，看起来像无数的虫子被冻在盘子里。

研究人员发现，这种有序和无序的结合可以赋予材料一些不寻常的特性。

2013年，田永君的团队创造了世界上肉眼可见的最硬材料，一种硬度为钻石两倍（200GPa）的氮化硼晶体，而且这一记录至今仍在保持。

但在某些方面，制造超强玻璃比水晶更复杂。

人造钻石是由廉价的石墨在加热和压力下生产的。制造AM-III需要富勒烯，这是一种更复杂的材料，由类似于足球的分子组成，具有由碳原子组成的空心结构。

根据这一团队的说法，他们花了12个多小时将热量和压力逐渐增加到最大值，并花了同样多的时间让材料慢慢冷却。

来自瑞典、美国、德国和俄罗斯的科学家参加了在中国进行的实验。根据他们的论文，这些海外合作者曾通过提出新的想法和分析数据来帮助中国团队。

科学家们已经创造了许多强大的材料。例如，石墨烯在理论上可以抵御超过400GPa的压力。但这种强度只存在于材料只有一个原子厚的时候。将许多层石墨烯堆在一起会使它变成柔软的普通石墨。

因此，许多超硬材料的应用被限制在另一种材料表面的薄涂层上。

不过，AM-III可以被生产成各种形状和尺寸。而且，与钻石不同的是，由于其原子的单一排列，钻石有一些薄弱的表面，而AM-III是全方位的坚硬。

研究人员表示，这些特性将进一步增加其应用的潜力。