眾所周知，硬度和韌性（抗斷裂性）之間的折衷使得同時(shí)提高兩種性能具有挑戰(zhàn)性，尤其是在金剛石中。可以通過(guò)納米結(jié)構(gòu)策略來(lái)提高金剛石的硬度，其中高密度納米級(jí)孿晶的形成（通過(guò)對(duì)稱(chēng)性關(guān)聯(lián)的晶體區(qū)域）也可以使金剛石增韌。在除金剛石以外的材料中，還有其他一些有希望的增強(qiáng)韌性的方法，例如生物啟發(fā)的層壓復(fù)合材料增韌，相變?cè)鲰g和雙相增韌，但是對(duì)金剛石這種材料的研究很少。

2020年6月17日，燕山大學(xué)田永君，周向峰及北京航空航天大學(xué)郭林共同通訊在Nature 在線發(fā)表題為“Hierarchically structured diamond composite with exceptional toughness”的研究論文，該研究報(bào)告了金剛石復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征，這些金剛石復(fù)合材料由相干的界面金剛石多型體（不同的堆積順序），交織的納米孿晶和互鎖的納米晶粒組成。復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)比單獨(dú)使用納米孿晶更能提高韌性，而不會(huì)犧牲硬度。單邊緣缺口梁測(cè)試的韌性是合成金剛石10的五倍，甚至比鎂合金還高。

當(dāng)發(fā)生斷裂時(shí)，裂紋通過(guò)之字形路徑沿著{111}平面?zhèn)鞑ネㄟ^(guò)3C（立方）多型的金剛石納米孿晶。當(dāng)裂紋遇到非3C型的區(qū)域時(shí)，裂紋的傳播會(huì)擴(kuò)散成彎曲的裂縫，并在裂縫表面附近局部轉(zhuǎn)變?yōu)?C金剛石。這兩個(gè)過(guò)程都會(huì)耗散應(yīng)變能，從而提高韌性。這項(xiàng)工作可能對(duì)制造超硬材料和工程陶瓷有用。通過(guò)使用具有硬化和增韌協(xié)同作用的結(jié)構(gòu)體系，最終可以克服硬度和韌性之間的折衷。