Viele in der Industrie verwendete Werkstoffe bringen Fräs- oder Poliermaschinen an ihre Grenzen. Gehärteter Werkzeugstahl oder andere schwer zerspanbare Werkstoffe sind eine Herausforderung, die nur mit Spezialwerkzeugen zu bewältigen sind. Wegen seiner unübertroffenen Härte ist meist Diamant das Mittel der Wahl. Dessen tetraedrische Gitterstruktur hält die Kohlenstoffatome bombenfest zusammen. Doch ewig halten auch Diamanten nicht. Ihr Schwachpunkt sind die Oberflächen. Dort liegen die Kohlenstoffatome ungeschützt und sind anfällig für schleichende Oxidation, insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 973 Kelvin.

In Hochgeschwindigkeitsfräsen und -sägen wurden daher bevorzugt Werkzeuge aus kubischem Bornitrid (cBN) eingebaut. Es hat die gleiche Struktur wie Diamant, ist aber weniger anfällig für Oxidation. Denn statt aus zu reaktionsfreudigem Kohlenstoff besteht sein hexagonales Kristallgitter aus alternierenden Bor- und Stickstoffatomen. Der Nachteil: Die Härte von Bornitrid kann mit Diamant nicht mithalten. Die Abnutzung von Werkzeugen aus diesem Material ist daher vergleichsweise  groß.

Forscher um Pei Wang von den Universitäten Chengdu und Nevada haben nun ein neues Verfahren entwickelt, um die Eigenschaften beider Materialien zu vereinigen, und erstmals Schneidewerkzeuge aus Mischkristallen von Diamant und cBN hergestellt. Dazu haben sie vakuumgetrockneten Diamant- und Bornitridstaub der Körnchengröße zwei bis vier Mikrometer homogen vermischt. Unter hohem Druck und bei Temperaturen oberhalb von 2000 Kelvin bildeten sich daraus transparente Mischkristalle von bis zu drei Millimeter Durchmesser.

Aus den Ergebnissen ihrer Röntgenstrukturanalysen schließen die Autoren, dass das Supermaterial aus Mikrokörnern von Diamant und cBN besteht, die von Bor-Kohlenstoff- und Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen zusammengehalten werden. Die neu entstandenen Bindungen liegen im Abstand der Korngröße. Man müsse also davon ausgehen, dass die Mikrokörnchen sich im Feststoff ineinander gelöst haben, erklären die Forscher.