超硬材料：赋能现代工业发展的核心新材料

金刚石是极为稀有的一种矿物。大约公元前3000年首粒金刚石在印度被发现，在很长一段时间内，金刚石结构、组成和性质一直是个谜。直到18世纪后期，科学家发现了金刚石和石墨的组成元素是一样的。通过科学探索和工程应用，人们知道金刚石是一种集力、电、光、热、声等众多特性于一体的材料，是其他任何材料不可比拟的。目前人造金刚石的应用已经涉及众多领域，可以毫不夸张地说，没有人造金刚石便没有现代工业。

人工合成金刚石一直是科学家不懈追求的目标，20世纪50年代科学家在超高压高温同时存在的条件下成功地将石墨转变为金刚石。1946年，美国杰出物理学家P.W.Bridgman 创建的大质量支承超高压高温装置,为超高压高温技术奠定了基础。1953 年，在美国通用电气公司的H.T.Hall 设计的车轮式（或称 Belt）两面顶超高压高温装置上，实现了用人工方法制取金刚石，从而拉开了深入研究金刚石的生产工艺技术、生长机制的序幕，开创了工业规模应用金刚石的新纪元。

立方氮化硼是继金刚石后又一人工合成晶体。它首先由美国通用电气公司在20 世纪50 年代利用人工方法在高压高温条件下合成，其硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料，但热稳定性远高于金刚石，对铁族金属元素有较大的化学稳定性。它与金刚石统称为超硬材料。

超硬材料作为新材料经过二三十年的工业化应用，已经成为重要的工程材料之一。超硬材料不但在工业各个重要领域得以应用，还极大地促进了各行业的发展。如金刚石半导体的研制成功，电子业将迎来单晶硅时代后更为辉煌的金刚石时代；纳米金刚石膜在摩擦磨损、光学涂层、场发射等领域有着广泛的用途，是高速飞行器（如飞弹）的理想视窗，更是追热飞弹、鼻锥罩的不二选择材料；超硬磨料磨削是高速磨削、高效磨削和精密超精密磨削等先进磨削技术的基础，依靠CBN 磨料实现了高速磨削，目前200m/s 的高速磨削已在工业生产中得到应用，采用金刚石微粉砂轮的精密超精密磨削达到0.01um精度和0.0025um的表面粗糙度；聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具是发展干式切削、原态加工和高速切削相结合的具有效率高、能耗低、节约资源、减少污染的绿色切削的主要工具。

我国从1963 年成功合成第一颗人造金刚石至今，超硬材料发展已经历了整整50 年，在超硬材料制造和应用领域取得了辉煌成绩，已经成为超硬材料生产大国，并且正向超硬材料强国迈进。超硬材料的制造和应用是一门综合性的学科，涉及物理学、化学、力学、材料学和机械学等方面的知识，兼具科研价值与产业价值。未来，随着新材料技术、高端制造技术的持续革新，超硬材料将持续突破技术壁垒、拓展应用边界，持续赋能我国高端工业升级、先进制造业发展，为各行各业高质量发展注入持久核心动力。