人造金剛石發(fā)展史及其教育價值

袁振東+杜衛(wèi)民

摘要：在17～18世紀(jì)，科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，于是人類有了人造金剛石之夢。由于20世紀(jì)前相關(guān)科學(xué)理論的發(fā)展尚不成熟，早期尋夢者只能在迷茫中摸索。20世紀(jì)初熱力學(xué)和動力學(xué)的發(fā)展以及高溫高壓裝置的發(fā)明，使科學(xué)家最終成功合成金剛石。在化學(xué)教育中，讓學(xué)生了解人造金剛石的歷史，感受科學(xué)研究的復(fù)雜、曲折與艱辛；了解科學(xué)家的研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)；了解我國人造金剛石的發(fā)展史，增強民族自信心。

關(guān)鍵詞：人造金剛石；化學(xué)史；教育價值；科學(xué)素養(yǎng)

文章編號：1005–6629（2017）12–0088–05 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

金剛石是現(xiàn)代生產(chǎn)生活中的重要材料，其相關(guān)知識是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容。由于天然金剛石不能滿足需要，科學(xué)家便研究開發(fā)人造金剛石。人造金剛石的研究過程曲折且漫長，其中有成功也有遺憾。人造金剛石的發(fā)展史具有重要的教育價值。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識的同時，須體會科學(xué)家在研究過程中的成功與失敗，從而提高科學(xué)素養(yǎng)。另外，學(xué)生應(yīng)該了解我國人造金剛石的發(fā)展史。

現(xiàn)行化學(xué)教科書中已經(jīng)出現(xiàn)介紹人造金剛石的欄目，如2012年人教版義務(wù)教育教科書《化學(xué)》第六單元在欄目“化學(xué)·技術(shù)·社會”中介紹了“人造金剛石和金剛石薄膜”[1]。該欄目著重介紹了20世紀(jì)80年代以來金剛石薄膜的技術(shù)開發(fā)和利用，但對人造金剛石發(fā)展史的介紹較為模糊，沒有確切時間和具體人物，也沒有我國相關(guān)情況的介紹。為體現(xiàn)人造金剛石發(fā)展史的教育價值，教師應(yīng)開發(fā)課程資源，提高教學(xué)質(zhì)量。值得注意的是，有些關(guān)于人造金剛石發(fā)展史的論文[2，3]或著作[4，5]中出現(xiàn)史料不準(zhǔn)確甚至錯誤的現(xiàn)象。如果化學(xué)教師使用這樣的史料，后果可想而知。為此，本文擬深入考證人造金剛石的發(fā)展史，并分析其教育價值。

1 人造金剛石之夢的形成

人工制造金剛石的設(shè)想源于人們對金剛石組成的認(rèn)識。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)貴重的金剛石與廉價的石墨都是碳的單質(zhì)，人造金剛石之夢便自然地形成了。

在17～18世紀(jì)，人們?yōu)榱搜芯拷饎偸慕M成進(jìn)行了許多測試。從化學(xué)的角度，人們發(fā)現(xiàn)“金剛石的組成是碳元素”的證據(jù)就是金剛石燃燒后生成了二氧化碳。這其中涉及如下重要史實：誰發(fā)現(xiàn)金剛石可以燃燒？誰發(fā)現(xiàn)了二氧化碳？誰證明金剛石燃燒后生成了二氧化碳？誰證明了金剛石和石墨都是碳的同素異形體？

金剛石的可燃性最初是由英國科學(xué)家牛頓（Isac Newton，1642～1727）提出的。1675年，牛頓通過比較光在金剛石和某些可燃液體中的折射現(xiàn)象，推斷“金剛石必定是可燃的”。隨后，英國科學(xué)家波義耳（Robert Boyle，1627～1691）根據(jù)金剛石在火焰中會發(fā)生變化的實驗事實，驗證了牛頓的推斷。意大利科學(xué)家曾于1694年在佛羅倫薩科學(xué)院公開演示用大凸透鏡聚光燒毀金剛石的實驗[6]。

二氧化碳是由英國愛丁堡大學(xué)的化學(xué)家布拉克（Joseph Black，1728～1799）發(fā)現(xiàn)的。1755年，布拉克發(fā)現(xiàn)石灰石煅燒及與酸作用時都放出等量的同一種氣體。在這種氣體中，蠟燭不能燃燒，麻雀和小鼠等會窒息而死。由于這種氣體是固定在石灰石中的，因此被命名為固定空氣（fixed air）。1774年，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氧氣的法國化學(xué)家拉瓦錫（AntoineLaurent de Lavoisier，1743～1794）進(jìn)一步把木炭與氧化汞或氧氣一起加熱，證明產(chǎn)物即是“固定空氣”，終于辨明了固定空氣是碳的氧化物[7]。此外，布拉克在研究中發(fā)現(xiàn)“固定空氣與石灰結(jié)合生成石灰石”?！八€通過管子呼氣到石灰水中，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，證明呼出的空氣中含有固定空氣”[8]。此后，“石灰水變渾濁”成了實驗中判斷二氧化碳?xì)怏w存在的判據(jù)。

金剛石燃燒生成二氧化碳是由拉瓦錫發(fā)現(xiàn)的。1772年，拉瓦錫從一篇文章中得知在高溫下灼燒的金剛石消失了。他認(rèn)為空氣會對金剛石的燃燒有影響。為了證明這個觀點，拉瓦錫準(zhǔn)備了幾小塊金剛石，并用石墨稠膏把金剛石涂成小黑球，然后加熱。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小黑球很快就燒紅并開始發(fā)光。幾小時后，剝掉小球的涂料，發(fā)現(xiàn)金剛石完整無缺。拉瓦錫推測：金剛石同空氣結(jié)合在一起了[9]。隨后，他把金剛石放在用水密封的鐘罩內(nèi)，以大透鏡聚焦加熱發(fā)現(xiàn)：罩內(nèi)空氣減少了12%，金剛石的重量也減少了，當(dāng)以澄清的石灰水檢驗密封用水時，出現(xiàn)了白色沉淀。由此說明金剛石與木炭一樣燃燒時產(chǎn)生了二氧化碳，從而證明金剛石與木炭是同素異形體[10]。

1797年，英國化學(xué)家臺南特（Smithson Tennant，1761～1815）重復(fù)并擴(kuò)展了拉瓦錫的實驗。他通過燃燒金剛石和石墨釋放出等量氣體的事實，確信金剛石和石墨具有相同的化學(xué)組成[11]。至此，科學(xué)家弄清了金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，從而萌生了用石墨制造金剛石的想法。

從教育價值來看，以上化學(xué)史實可以讓學(xué)生形成以下認(rèn)識：（1）科學(xué)研究始于問題。科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程中獲得新的認(rèn)知。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金剛石與石墨都是由碳組成的晶體，從而使人造金剛石成為當(dāng)時的研究課題。（2）科學(xué)認(rèn)識是在曲折的積累過程中不斷進(jìn)步的。從對金剛石可燃性的認(rèn)識，到對燃燒產(chǎn)物的識別，最終使科學(xué)家弄清了金剛石與石墨是同素異形體，從此，人們就產(chǎn)生了人造金剛石的夢想。

2 早期尋夢者的失敗

早在19世紀(jì)20年代，很多人已經(jīng)相信金剛石是碳在高溫高壓環(huán)境下形成的[12]。由于金剛石的密度比石墨高55%，早期的尋夢者認(rèn)為在高溫下對石墨加熱，使碳原子能夠自由運動以后，再對變熱的碳原子施加極高的壓力，將碳原子擠壓到緊密的結(jié)構(gòu)中去，便可以制成金剛石[13]。

1880年，蘇格蘭化學(xué)家漢萊（James Ballantyne Hannay，1855～1931）報告說，他將石蠟、骨油和金屬鋰置于密閉鐵管中（也有材料說在鐵罐中）高溫加熱，得到了“金剛石”。他認(rèn)為，在鋰與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成氫化鋰（LiH）的同時，高溫高壓下碳?xì)浠衔镝尫懦龅奶荚乜梢越Y(jié)晶出金剛石晶體。他自稱實驗80多次，多數(shù)以爆炸告終。但他在沒有破裂的三根鋼管中發(fā)現(xiàn)了堅硬、透明的微小顆粒，并認(rèn)為這就是金剛石[14]。當(dāng)時，他把12顆金剛石微晶送到英國博物館內(nèi)保存。endprint

后來，英國晶體學(xué)家朗絲黛爾（Dame Kathleen Lonsdale，1903～1971）利用X光結(jié)晶解析法對漢萊的金剛石進(jìn)行了檢測，確認(rèn)其中11顆都是天然金剛石，而不是合成的金剛石。為什么天然金剛石會出現(xiàn)在漢萊的實驗中，有一種說法是漢萊的助手擔(dān)心這種危險的實驗會傷及自己和主人，就把一些天然的金剛石微粒放入反應(yīng)器內(nèi)，以便早日結(jié)束危險的實驗[15]。

相比漢萊的實驗，發(fā)現(xiàn)氟元素的法國化學(xué)家莫瓦桑（Henri Moissan，1852～1907）合成金剛石的實驗更有影響。1892年12月13日，法國科學(xué)家弗里德爾（Charles Friedel，1832～1899）向法國科學(xué)院作了關(guān)于隕石研究的報告，他發(fā)現(xiàn)在大塊隕鐵中摻雜有微小的金剛石斑晶。莫瓦桑發(fā)現(xiàn)在鐵質(zhì)的隕石中確有金剛石存在，而在石墨中也發(fā)現(xiàn)有極微量的金剛石與之共生。這使莫瓦桑產(chǎn)生了合成金剛石的想法。

莫瓦桑從隕鐵里熔合了大量的碳的事實形成了初步的實驗構(gòu)想：先把鐵熔化，然后往里邊熔解碳。莫瓦桑用自己發(fā)明的電弧高溫爐（強電流通過石墨能產(chǎn)生3000℃的高溫）熔解鐵和蔗渣燒成的木炭。接下來把冷卻后的鐵塊放在鹽酸中長時間地煮沸，直到鐵塊全都溶解。然而，在容器的底部剩下的是黑色沉淀，主要是石墨。通過對失敗原因的分析，他們認(rèn)為必須增大壓力。聯(lián)想到瓶里的水結(jié)冰時產(chǎn)生的壓力會使瓶子破裂，莫瓦桑有了靈感：熔融態(tài)的鐵冷卻時體積增大會產(chǎn)生很大的壓力。讓熔融的鐵水迅速而均勻地冷卻時外表會形成一層堅實的鐵殼，這層鐵殼把其余部分的鐵水嚴(yán)密地封起來，其內(nèi)部會產(chǎn)生高壓。莫瓦桑與助手不斷摸索，合成出了一些色澤深暗的“金剛石”小顆粒。其中一顆最大的接近無色的小晶粒，直徑不足一毫米。1893年2月6日，莫瓦桑向科學(xué)院報告了實驗結(jié)果。他的報告引起了轟動[16]。

當(dāng)然，人們今天明白，鐵水冷卻產(chǎn)生的壓力十分有限，莫瓦桑合成的晶體應(yīng)該是以碳化硅（SiC）或尖晶石（MgAl2O4）[17]。盡管如此，莫瓦桑用鐵做助熔劑的觀念為后來人造金剛石技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。此外，天然碳化硅晶體的礦物學(xué)名稱“moissanite”就是為紀(jì)念莫瓦桑而命名的。

后來，英國的帕森斯（Charles A. Parsons，1854～1931）爵士重復(fù)研究了漢萊和莫瓦桑的實驗，認(rèn)為前人失敗的原因均是由于壓力不夠。他從提高壓力著手，并試著在獵槍管中放置石墨，并把獵槍口封住。然后擊發(fā)子彈，期望以高速撞擊石墨的子彈產(chǎn)生的壓力制造金剛石。然而由于沒有足夠的溫度，他坦然承認(rèn)了自己的失敗[18]。通過長期的研究，他認(rèn)為他和他前面的那些研究者，還沒有任何人在實驗室中合成過金剛石[19]。

從教育價值看，應(yīng)該使學(xué)生通過了解早期尋夢者合成金剛石的失敗認(rèn)識到：（1）化學(xué)家的研究面向未知，其研究途徑是不明確的、曲折的、艱辛的，往往伴隨著迷茫。（2）科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展受各種條件的限制，錯誤是難免的。今天認(rèn)為是正確的認(rèn)識，以后仍有可能被證偽或進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)代化學(xué)教科書中的知識就是化學(xué)家在不斷修正錯誤的過程中系統(tǒng)化簡約化的結(jié)果。（3）無論是成功的化學(xué)家還是失敗的化學(xué)家，他們的研究精神都值得后人學(xué)習(xí)。（4）科學(xué)研究是求真的，不能造假。對于化學(xué)史中那些沒有毅力，畏懼困難，在實驗中弄虛作假的研究者，必須予以批判。

值得注意的是，盡管莫瓦桑合成金剛石的失敗已逐漸成為共識，但仍有一些論文[20，21]和著作[22]在傳播莫瓦桑成功制造金剛石的錯誤史料。例如，2016年出版的《探索科學(xué)之路：百年諾貝爾化學(xué)獎鉤沉》中談到：“1891年以后，莫瓦桑進(jìn)行純硼制造和人工金剛石的研究，他制得了當(dāng)時純度最高的單質(zhì)硼。他首先制得了人造金剛石，解決了當(dāng)時科學(xué)界最具濃厚興趣的課題，使人造鉆石成為現(xiàn)實，莫瓦桑也隨之聞名于世。[23]”因此，教師在應(yīng)用化學(xué)史作為課程資源時，須多看、多想，善于甄別，以免出現(xiàn)錯誤。

3 人造金剛石之夢的實現(xiàn)

20世紀(jì)前的尋夢者意識到人工合成金剛石需要高溫高壓，但在理論和技術(shù)兩方面還未能摸索出合適的條件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識到合成金剛石既要思考熱力學(xué)問題（反應(yīng)的可能性），還要考慮動力學(xué)問題（反應(yīng)速率）。

熱力學(xué)計算方法就是以溫度為橫坐標(biāo)，壓力為縱坐標(biāo)，建立石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的相圖。在圖上畫出一條由左下方向右上方延伸的近似的直線，在直線的下方是石墨穩(wěn)定區(qū)，在直線的上方是金剛石的穩(wěn)定區(qū)。若溫度和壓力正好處于直線上則是金剛石和石墨的平衡轉(zhuǎn)化點。1938年，美國標(biāo)準(zhǔn)局的羅西尼（Rossini）和杰瑟普（Jessup）依據(jù)熱力學(xué)方法的計算，得出關(guān)于石墨和金剛石穩(wěn)定區(qū)域分界線的位置[24]。后來，皮爾曼（R. Berman）計算表明，在1200～1500K溫度范圍內(nèi)，要使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的壓力需要達(dá)到4.3×109～5.2×109Pa（4～5萬大氣壓）[25]。

20世紀(jì)初，美國物理學(xué)家布里奇曼（Percy Williams Bridgman，1882～1961）發(fā)明了超高壓裝置。1946年，布里奇曼由于發(fā)明超高壓裝置和在高壓物理學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)獲得第四十六屆諾貝爾物理學(xué)獎。他的高壓設(shè)備是把兩個壓砧（Anvils）對壓。為增加壓力，他把砧面做得很小。他曾在室溫下達(dá)到了超過400000大氣壓的工作壓力，并多次嘗試合成金剛石，但沒有成功。他認(rèn)為失敗的原因是溫度較低，致使反應(yīng)速率低到可以忽略不計。他認(rèn)識到了進(jìn)入高溫區(qū)域的必要性，但他并沒有研發(fā)出能夠同時達(dá)到高溫和高壓的設(shè)備[26]。

布里奇曼合成金剛石的失敗表明，熱力學(xué)能幫助判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向及可能性，但生產(chǎn)實踐中須考慮動力學(xué)問題。實踐證明，增壓降低反應(yīng)速率，而高溫能提高反應(yīng)速率?？傊瑥臒崃W(xué)的角度看，要使金剛石在高溫下仍具有熱力學(xué)穩(wěn)定性，必須施以高壓；從動力學(xué)角度看，高溫有利于反應(yīng)速率，高壓反而減速[27]。因此，人工合成金剛石需要尋找兼顧高溫高壓的最佳轉(zhuǎn)化條件。endprint

早在1941年，通用電氣（General Electric Company，簡稱G. E.）、卡布倫登（Carborundum）以及諾頓（Norton）等公司同布里奇曼之間已有協(xié)議，一起研究金剛石的人工合成，但這種努力因戰(zhàn)爭而過早地終止了。然而，在近乎50萬磅/平方英寸壓力下曾利用鋁熱反應(yīng)將石墨加熱到3000℃，為時幾秒鐘。在諾頓公司繼續(xù)進(jìn)行過一些工作，但顯然一直未予發(fā)表。

1951年，通用電氣公司組成了一個由H. A.內(nèi)拉德（Nerad）主持新的高壓金剛石小組。先后有物理學(xué)家邦迪（F. P. Bundy）和斯特朗（H. M. Strong）、物理化學(xué)家霍爾（H. T. Hall）和溫托夫（R. H. Wentorf）及工程師切尼（J. E. Cheney）和博文柯克（H. P. Bovenkerk）參加。他們改良了布里奇曼壓砧，使壓力在高溫的同時提高到接近100萬磅/平方英寸。1953年，霍爾設(shè)計的“環(huán)帶式（belt）”裝置達(dá)到頂點，獲得成功。該裝置能夠同時達(dá)到300萬磅/平方英寸和5000℃，還容許保持穩(wěn)定的條件達(dá)1小時或更長時間。

1954年12月16日，霍爾終于在一次實驗中得到了金剛石，在以后的15天中，在一組27次的實驗期間，有12次成功地制成了金剛石。12月31日由H伍德伯里（Woodbury）獨立進(jìn)行的一次實驗以及兩星期后當(dāng)霍爾不在的場合下又進(jìn)行的三次實驗都成功地制得了金剛石。在第一次實驗時，石墨中加入了硫化鐵（隕硫鐵），這是以迪拜羅谷（Canon Diablo）隕星中的金剛石-隕鐵硫的結(jié)合為依據(jù)的。在這一系列實驗期間，霍爾發(fā)現(xiàn)鐵是需要的，但硫則不需要。此后幾個月，該小組研究了人工合成金剛石的各項技術(shù)細(xì)節(jié)，并于1955年首次以邦迪、霍爾、斯特朗及溫托夫的名字發(fā)表了報道，并申請專利。1957年通用公司開始金剛石的工業(yè)性生產(chǎn)。1972年，美國化學(xué)會授予霍爾金質(zhì)獎?wù)卤碚闷浒l(fā)明[28]。

值得注意的是，在通用公司獲得成功以前，瑞典斯德哥爾摩（Stockholm）的ASEA（Allamanna Svenska Elektriska Aktiebolaget）電氣公司的馮普拉頓（Baltzar von Platen）領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)小組1953年2月就成功研制出第一顆人造金剛石。他們的高壓設(shè)備的重要部分是把一個立方體均分成6個金字塔形狀的四角錐。把每個四角錐的尖端略微磨平后拼湊回去，中間部分就成為高溫高壓反應(yīng)室。再將整個立方體置于大壓力機(jī)中加壓。不同于通用公司用電阻加熱產(chǎn)生高溫，該公司使用燃燒劑（過氧化鋇加金屬鎂）加熱，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高溫環(huán)境。由于反應(yīng)結(jié)束后高溫條件就不再持續(xù)，故合成金剛石的有效時間每次只有幾分鐘。他們的合成條件是2670℃，80～90kbar。該公司的目標(biāo)是生產(chǎn)大顆粒寶石級金剛石，但當(dāng)時合成的金剛石微晶尚未超過1毫米，因此他們自認(rèn)為不成功，也沒有申請專利。相比之下，通用公司認(rèn)識到小顆粒人造金剛石的工業(yè)應(yīng)用潛力，及時發(fā)表成果并獲得25年的生產(chǎn)專利制造權(quán)[29]。就這樣，首先合成金剛石的榮譽就屬于美國了。這也是科技史上的一件憾事。

我國的金剛石資源比較貧乏，1960年以前主要依靠從蘇聯(lián)和剛果進(jìn)口。然而，由于1960年中蘇關(guān)系破裂和剛果獨立事件，我國的天然金剛石來源被切斷了。這嚴(yán)重影響了我國的精密制造和國防工業(yè)，而我國當(dāng)時正處于經(jīng)濟(jì)極端困難時期。為擺脫“內(nèi)外交困”，國家科委于1960年10月正式下達(dá)“人造金剛石試驗研究”項目給一機(jī)部，由于是尖端科技保密性極強，該項目被命名為“121課題”。一機(jī)部科技司直接將此項目下達(dá)下屬通用機(jī)械研究所，由剛從蘇聯(lián)學(xué)成歸國的胡恩良負(fù)責(zé)，1960年底正式開始研究。據(jù)胡恩良回憶，此項目是幾個單位合作完成的。當(dāng)時的分工如下：通用所負(fù)責(zé)設(shè)計制造高溫高壓設(shè)備，壓力測量及全盤組織工作；地科院負(fù)責(zé)傳壓絕緣材料的選擇，如葉蠟石等級測溫工作；磨料所負(fù)責(zé)合成工藝及分析。工作有分工但不分家，在統(tǒng)一指揮下相互交叉互動。通過查閱相關(guān)資料，胡恩良帶領(lǐng)課題組花了近一年時間設(shè)計出了“61”型（年輪式兩面頂壓機(jī)）超高壓裝置，并進(jìn)行復(fù)雜的強度計算。幾經(jīng)波折，至1963年下半年“61”型裝置已制造出來，溫度-功率曲線也測了出來。這時迫切需要進(jìn)行工藝方案的定奪。從有關(guān)報道上胡恩良等得知蘇聯(lián)科學(xué)院于1961年成功合成了人造金剛石，1962年日本小松制造所也成功合成了人造金剛石，這給胡恩良等人提供了新思路，最終商定了工藝方案[30]。

當(dāng)接近1963年年底時，在“61”型模具上測壓測溫，腔體結(jié)構(gòu)，原材料準(zhǔn)備，合成前的測試工作已完全成熟。1963年12月31日晚，在國產(chǎn)超高壓裝置上，以高純石墨粉為原料，以鎳鉻合金為觸媒，課題組正式開始合成金剛石。由于前面的準(zhǔn)備工作認(rèn)真細(xì)致，前1、2、3次就成功合成出第一批人造金剛石，所有數(shù)據(jù)均與天然金剛石相同。由于事關(guān)重大，課題組專門請中國著名礦物學(xué)家蔣溶對結(jié)果進(jìn)行審定，蔣溶當(dāng)即表態(tài)這就是金剛石[31]。自此，我國人造金剛石的產(chǎn)量逐年增加，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，呈直線上升趨勢，發(fā)展勢頭強勁。

從化學(xué)教育的角度看，這段史料可讓學(xué)生形成以下認(rèn)識：（1）化學(xué)、技術(shù)與社會之間是緊密聯(lián)系的。社會對金剛石的需求刺激著人造金剛石技術(shù)的發(fā)展，而技術(shù)的進(jìn)步又要求化學(xué)為解決技術(shù)難題提供理論基礎(chǔ)。（2）化學(xué)的發(fā)展不是獨立的，而是根植于整個自然科學(xué)的土壤之中。如果沒有20世紀(jì)初熱力學(xué)和動力學(xué)的新發(fā)展，化學(xué)家將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的探索只能處于迷茫的摸索中。（3）我國科學(xué)家在內(nèi)外交困的情況下，通力合作，自主創(chuàng)新，僅用3年就成功合成了金剛石，打破了西方的封鎖。他們的創(chuàng)新精神值得后世學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

從以上分析可知，人造金剛石的歷史大致分為三個時期：一是夢想形成期，由于認(rèn)識到金剛石和與石墨都是碳的單質(zhì)，人造金剛石之夢隨之形成。二是迷茫摸索期，由于科學(xué)理論發(fā)展尚不成熟，早期尋夢者只能迷茫地摸索。三是成功發(fā)展期，以現(xiàn)代熱力學(xué)和動力學(xué)理論為基礎(chǔ)尋找最佳條件并研發(fā)高溫高壓裝置，最終成功合成金剛石?？傊?，人造金剛石發(fā)展史不僅是技術(shù)發(fā)展史，也是科學(xué)思想的發(fā)展史。endprint

在化學(xué)教育中，要讓學(xué)生在了解上述歷史的過程中，形成問題意識，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；知道科學(xué)研究是曲折的，了解化學(xué)、技術(shù)與社會的密切聯(lián)系，理解化學(xué)的發(fā)展受其他自然科學(xué)發(fā)展的制約；同時，要讓學(xué)生了解人造金剛石在我國的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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