《三体》里的“古筝行动”理论上可行!金刚石到底可以有多“硬”?

2023-09-05 11:15:32 来源:正观新闻

在今天的话题之前,我们先来回忆一下《三体》里的“古筝行动”。

数十条纳米细线在巴拿马运河上被拉起,如同古筝上的琴弦,钢铁巨轮驶过此处,像豆腐一样被悄无声息切得粉身碎骨,然后又像一叠扑克牌那样向前摊开。现实中可能吗?

我们今天就来聊聊。

9月20日至22日,2023金刚石产业大会将在郑州召开。那么,金刚石是什么?能用来做什么?今天,正观新闻记者带大家了解一下。

金刚石俗称"金刚钻"。也就是我们常说的钻石的原身,它是一种由碳元素组成的矿物。通俗的来说,它和铅笔芯的原材料石墨是一样的,其化学成分都是碳(C)。但在日常生活中,金刚石与铅笔则显现出极大的差异。前者是目前人类已知最坚硬的物质,后者却极易折断。这是为什么呢?

原因在于它们的内部结构有很大的不同。石墨内部的碳原子是按照层级分布的,同一层的碳原子间连接紧密,但层与层之间的连接很弱。而金刚石内部的碳原子则是三维立体排列,每个原子间的连接都十分紧密且均匀,故而表现出坚硬不易损且抗腐蚀的特性。

金刚石被称作“工业的牙齿”。它到底做了什么,为何在工业当中被给予如此高的评价。

这是由于金刚石及其制品被广泛应用于航空航天、国防军工、高档数控机床、芯片制造、汽车、石油与天然气钻井、地质勘探等国防、国民经济和尖端科学技术领域,可以说我们生产生活的方方面面都离不开它。


正是由于对金刚石的广泛需求,以及我国天然金刚石资源匮乏,攻克人造金刚石难题成为了发展所需。在国家各个层面的共同努力下,1963年12月6日成功合成出我国第一颗人造金刚石。

人造金刚石根据使用方式可以划分为锯切工具、磨削工具和钻进工具。这听起来或许有些绕口,但你知道吗?我们熟知的白鸽集团所生产的砂轮产品就属于其中的磨削工具。

另外,锯切工具主要包括锯片、锯条、绳锯、线锯、刀具等。“古筝行动”中所用的琴弦就是这类工具。

中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长孙兆达说:“古筝行动理论上是可行的,如此高精度的产品也是我们努力的方向。”

最后一类钻进工具,则主要包括地质钻头、油(气)井钻头、工程薄壁钻。

此外,不为人所熟知的是,金刚石在声、光、电、热、生物学等方面也具有着优异的性能。

从应用场景来看,在半导体领域,可被用作集成电路芯片,散热片,半导体材料等;在生物领域,可用作生物传感器;军工领域,则可用于耐高温透光器件和超硬武器弹头等。

对金刚石力学以外优异性能的发掘与应用,正是这条产业链广阔未来的所在,也是郑州超硬材料产业的蓬勃发展的基石所在。


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