En trabajos recientes, equipos de investigación en China y Hong Kong han comunicado avances que amplían la familia de los materiales de carbono ultraduros. Por un lado, un grupo liderado por el profesor Yang Lu (HKU) y el profesor Chengming Li (USTB) ha publicado la fabricación de un wafer de diamante de hasta 5 pulgadas de diámetro y 3 mm de grosor, con una dureza Vickers que supera los 200 GPa (publicado: 18/03/2026 17:20).
Por otro lado, investigadores de la Henan Key Laboratory of Diamond Materials and Devices y la Zhengzhou University (ZZU) han sintetizado en el laboratorio una pieza de diamante hexagonal —también conocido como lonsdaleita— que registra durezas por encima de muchos diamantes naturales.
Ambos hallazgos sirven para dos propósitos distintos: el wafer entrega una pieza de escala industrial con propiedades mecánicas excepcionales, mientras que la síntesis del diamante hexagonal clarifica una discusión científica de décadas sobre la existencia y la estabilidad de esa fase de carbono.
En la síntesis del diamante hexagonal, el equipo partió de HOPG (grafito pirolítico altamente orientado) y aplicó condiciones extremas de presión y temperatura para lograr una estructura cristalina pura, confirmada mediante técnicas como difracción de rayos X y microscopía avanzada.
Un wafer de escala industrial con dureza récord
El desarrollo del wafer proviene de esfuerzos por escalar materiales excepcionalmente duros a tamaños útiles para la industria. El equipo coordinado entre la University of Hong Kong y la University of Science and Technology Beijing logró una pieza libre de soporte con diámetro de hasta 5 pulgadas y grosor de 3 mm, que alcanzó una dureza Vickers superior a 200 GPa.
Este resultado sugiere una combinación de microestructura y pureza química optimizada, factores clave para que una superficie mantenga resistencia al desgaste en aplicaciones reales. La producción de wafers de este tamaño es relevante porque muchos usos industriales —como herramientas de corte y sustratos para dispositivos— requieren piezas continuas y estables.
Métodos y verificación
Para certificar la dureza y la calidad del wafer, los investigadores emplearon pruebas mecánicas estandarizadas y caracterización microestructural.
La dureza Vickers se midió con cargas controladas, y la integridad del material se evaluó mediante técnicas de imagen y análisis cristalográfico. El proceso también implicó optimizar parámetros térmicos y de presión durante la síntesis para evitar inclusiones y defectos que reduzcan la performance. La combinación de tamaño a escala de pulgadas y medidas consistentes de dureza sitúa a este desarrollo en una categoría distinta respecto a piezas pequeñas o recubrimientos experimentales.
La confirmación del diamante hexagonal y su significado
El otro avance importante es la producción en laboratorio de una muestra de diamante hexagonal de fase pura, una forma de carbono que hasta ahora se encontraba principalmente en muestras de impacto meteórico. El equipo reporta que, sometiendo HOPG a presiones del orden de 20 GPa y temperaturas entre 1.300 °C y 1.900 °C, se generó una pieza milimétrica con patrón hexagonal de apilamiento atómico. La estructura se confirmó mediante difracción de rayos X y microscopía, y las pruebas de indentación mostraron durezas orientadas alrededor de 114 GPa en condiciones de ensayo controladas.
Relevancia y comparación con diamante cúbico
Históricamente, la existencia de la lonsdaleita fue debatida porque muchas muestras naturales aparecían mezcladas o dañadas tras impactos extremos. La obtención de una muestra suficientemente pura permitió comparar directamente propiedades mecánicas y térmicas con el diamante cúbico convencional. Aunque la mejora en dureza frente al diamante natural es moderada, la mayor estabilidad térmica reportada y el carácter cristalino puro ofrecen nuevas vías para aplicaciones donde la resistencia al calor y al desgaste deben coexistir.
Implicaciones industriales y científicas
Estos avances abren posibilidades en manufactura avanzada, herramientas de precisión y componentes electrónicos que demandan materiales con alta conductividad térmica y resistencia al desgaste. Un wafer de diamante a escala de pulgadas con >200 GPa puede reducir la frecuencia de reposición de herramientas y mejorar la eficiencia en procesos de mecanizado. Al mismo tiempo, la síntesis del diamante hexagonal aporta conocimiento sobre transiciones de fase entre grafito y diamante, ayudando a diseñar rutas de producción controladas.
Desafíos y próximos pasos
Para convertir estos descubrimientos en productos comerciales es necesario resolver la reproducibilidad, coste y la fabricación a mayor escala. Grupos independientes deberán replicar los métodos y ampliar muestras para pruebas de desgaste real. Además, será crucial estudiar cómo las propiedades varían con la orientación cristalina, el tamaño y la presencia de defectos. Si se superan estos retos, tanto el wafer ultraduro como el diamante hexagonal podrían transformar industrias donde la dureza y la estabilidad térmica determinan el rendimiento y la vida útil de los componentes.
