金剛石和石墨粉的化學成分都是碳(C)，科學家們稱之為“同質多像變體”，也有人稱“同素異形體”。從這種稱呼可以知道它們具有相同的“質”，但“形”或“性”卻不同，且有天壤之別，金剛石是目前較硬的物質，而石墨粉卻是較軟的物質之一。大家都知道鉛筆芯就是用石墨粉粉和粘土配比而制成的，石墨粉粉多則軟，用“B“表示，粘土摻多了則硬，用“H”表示。礦物學家用摩氏硬度來表示相對硬度，金剛石為10，而石墨粉的摩氏硬度只有1。它們的硬度差別那么大，關鍵在于它們的內部結構有很大的差異。

石墨粉和金剛石的硬度差別如此之大，但人們還是希望能用人工合成鐵合金方法來獲取金剛石，因為自然界中石墨粉(碳)藏量是很豐富的。但是要使石墨粉中的碳變成金剛石那樣排列的碳，不是那么容易的。十八世紀后期，人們就開始尋找合成的途徑，直至本世紀中葉。1938年學者羅西尼通過熱力學計算，奠定了合成金剛石的理論基礎，算出要使石墨粉變成金剛石，至少要在15000個大氣壓、攝氏1500度的高溫條件下才可以，到50-60年代建成了能達到上述條件的儀器裝置。石墨粉在5-6萬大氣壓((5-6)×103MPa)及攝氏1000至2000度高溫下，再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑，可使石墨粉轉變成金剛石。

由于金剛石的顆粒很細，主要用途是做磨料，用于切削和地質、石油的鉆井用的鉆頭。當前，世界金剛石的消費中，80%的人造金剛石主要是用于工業，它的產量也遠遠超過天然金剛石的產量。

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