世界上最硬的眼泪：刚玉的物理特性与科学价值

物质属性解析

刚玉（α-Al₂O₃）的莫氏硬度为9级，是自然界中已知最坚硬的天然物质。其晶体结构由六方密堆积的铝氧八面体构成，原子间以共价键紧密连接。

形成过程

• 高温高压条件下（约1900℃-2000℃）氧化铝结晶
• 需经历约3-5亿年的地质变质过程
• 典型产状为接触变质岩中的次生矿物

应用领域

对比实验数据

• 与立方氮化硼（8级）的硬度差异：1.5GPa
• 抗划痕能力：可维持0.1μm以上表面完整度
• 化学稳定性：耐强酸碱腐蚀（pH 1-14）

研究进展

2022年《Nature Materials》报道的纳米结构刚玉（纳米硬度达98GPa）已实现实验室制备，但量产仍面临晶界控制难题。

安全规范

操作时应佩戴A级防护装备，其锋利边缘可造成2mm以下深度的组织损伤（OSHA标准2019）。