高压，也就是高于常压的一切压力。在高压条件下，物质被压缩，内部发生变化，产生一系列新现象、新物质。高压环境的模拟需要借助特种设备来实现，比如金刚石对顶砧、大腔体压机（多顶砧、活塞圆筒等）

（用于高压科学研究的活塞圆筒压机，压力0-4.5GPa，高温0-1600℃）

在我们这个星球上，很多物质与压力密不可分。目前，高压科学有哪些实验技术和前沿应用呢？一起来看看。 

1、地球科学研究

地球内部的压力和温度都非常高，通过高温高压物理装置，研究地球深部的物质组成和存在形式，如新型矿物和岩石，为矿产资源勘探开发提供技术支持；揭示地壳、地幔、地核的相互作用和演化机制；研究行星的物质结构。

（地球内部结构示意图）

例如，近些年很多高温高压（HPHT）油田区块被勘探开发。6000米深的深海石油开采更是常态了，传统浅层油气规律难以适应新时代需求，通过高温高压装置，模拟深海高压实验条件，研究深层-超深层高温高压油气成藏规律、关键技术，具有重要意义。

2、凝聚态物理、新材料研究

通过高温高压装置，研究极端条件下的物性：相变，超导、超临界等。在高压环境下，分子之间距离变短，元素之间键能可调，使得化学反应活化能降低，反应速率加快，可以得到很多无法在常压下的合成物。  

2018年中科院合肥物质科学研究院采用超快探测方法与极端高温高压实验技术，将普通氮气成功合成为超高含能材料聚合氮和金属氮，揭示了金属氮合成的极端条件范围、转变机制和光电特征等关键问题。

3、超硬材料合成与人造金刚石

在生活中，通过高温高压技术（HTHP）进行超硬材料合成，培育钻石就是典型应用。因为培育钻石的快速发展，原本高昂奢侈的钻石变得平民大众化。

1963年，中国“121课题组”在300吨的两面顶压机上用光谱纯石墨粉和Ni-Cr合金粉作原料，成功合成了人造钻石，成为当时世界上第5个掌握人造钻石技术的国家。

在地球中，钙钛矿结构是功能材料的重要结构载体，也是地球内部占比最大的地幔物质的主要结构形态。科学家通过高压技术创新，探索类钙钛矿结构机理，设计并研制发现了多种含有钙钛矿结构基元的功能新材料。     

随着科技发展，传统的硅基半导体技术因性能有限而面临巨大的挑战。金刚石，作为一种超宽带隙半导体，与传统半导体相比因具有超高载流子迁移率、热导率、低热膨胀系数和超高击穿电压等诸多优势，成为下一代微电子和光子学的理想材料。 

4、生命科学与生物技术

通过高温高压装置，构建超高压条件，模拟深海生物和高山植物的适应性和生存机理，探索生命的起源。通过高压技术研究蛋白质、细胞和生物分子的结构功能，探索生命科学的分子机理和生物化学反应，如蛋白质的折叠和变性。

例如，马里亚纳海沟的深度超过11000米，深处压力相当于有两千头成年大象踩在人后背上。深海生物为了适应高压环境，其身体结构以及组成细胞都产生了适应性变化。通过高压技术模拟，有助于科学家更好地探索生命的起源。    

5、热电材料研究

热电材料是直接将热能转化为电能的功能材料，在深空探测、废热回收和精确温控等技术领域有着的重要应用。通过高温高压技术可以实现热电材料制备。

温度、成分与压力是控制材料结构及性质的3个独立的热力学参量，与常规制备方式相比，通过六面顶、二级多砧压机、金刚石对顶砧等高压装置进行合成热电材料，具有工艺简单、反应迅速、可阻碍杂质进入，实现较好的元素掺杂，并调节材料性能等优点。

在高压环境下，材料显微结构更易细化，掺杂元素在基体材料中的掺杂量明显提高，还可以抑制烧结过程中的纳米晶粒的粗化过程，有利于降低板材热导率。

结语：

高温高压（HTHP）技术在前沿科学领域有着广泛应用，高压科学涉及物理、化学、材料等多学科交叉，通过高温高压装置研究物质在高压条件下的性质与行为机理，为前沿技术应用拓展提供理论依据。   

洛克泰克大腔体压机可提供25GPa高压，2200℃高温的实验环境，其腔体更大，实验安全可靠、重复性高、稳定性好。