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【轉載】鉆石原來是這樣“長”出來的……

  • 發布時間:2022-02-19
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很多人只知道河南是產糧大省。卻不知道,河南還是人造鉆石產量大省,產量妥妥全國第一,也是世界第一。

人造鉆石是如何生產出來的?應用在哪些重點領域?


人造鉆石在“托盤”上“長出來”、高壓鍋里“壓出來”

2月18日下午,頂端新聞·河南商報記者來到了鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司(簡稱“三磨所”),探究人工鉆石是如何造出來的,來一次#創新科技大揭秘#。

(CDV合成鉆石成品展示)

在一臺CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沉積)人造鉆石機器內,人造鉆石正在一個“托盤”上緩慢“生長”。

(CDV合成鉆石成品展示)

現場技術人員介紹,機器內含碳氣體在特定的溫度和壓力下被激發分解,形成等離子態碳原子,并在基體上沉積交互生長成聚晶金剛石,也就是鉆石。

“CVD方法制造鉆石大概一個半月可以出一盤?!比ニ偨浝碇韺O兆達介紹。

(三磨所開發的六面頂壓機模型展示)

另外一種,相對“傳統”的人造鉆石制造工藝是采用六面頂壓機制作,原理有點兒類似“高壓鍋”。用六面頂壓機制作鉆石,效率更高,大概一周就能出一“鍋”。

雖然速度慢,但CVD方法不需要金屬元素催化劑,生產出的鉆石會更加“純粹”,更適合用于高精尖設備以及裝飾類鉆石使用場景。

(人造鉆石制作的首飾)

普通人對于鉆石的認知,多限于珠寶首飾。其實,鉆石作為超硬材料磨具是支撐先進制造技術的必備工具,被譽為現代工業的“牙齒”,廣泛應用于航空航天、國防軍工、高檔數控機床、電子信息、高鐵、石油與天然氣鉆井、海洋裝備等國家重大工程、國民經濟和尖端科學技術領域。


人造鉆石全球市場看中國,中國市場看河南

在人造鉆石市場有一句話:超硬材料及磨具全球市場看中國,中國市場看河南。為啥這么說?

因為,根據相關機構公布的數據,中國金剛石單晶產量占全球總產量的95%左右,穩居世界第一,而河南人造金剛石的產量占到全國80%。

而更值得河南人了解的是,中國第一顆人造金剛石、第一顆立方氮化硼分別于1963年、1966年在鄭州磨料磨具磨削研究所誕生。

而后國內超硬材料磨具產業經過60余年的發展,走出了一條“從無到有、從小到大、由弱變強”的自主創新之路,形成了全球最完整的產業鏈,并在產業規模上逐步占據了世界絕對優勢地位。

河南省是中國超硬材料及磨具當之無愧的產業發源地、技術中心、輻射源和產業化基地。

如今,三磨所研發的產品廣泛應用于汽車、制冷、電子、光伏等領域。

2015年,超硬材料磨具國家重點實驗室正式在三磨所成立。未來,實驗室立足中國,放眼全球,將在新一輪科技革命和超硬材料制品產業變革中努力搶占科技制高點。

其中,最值得期待的就是金剛石在半導體領域的應用研究。金剛石具有高硬度、超寬帶隙、出色的載流子遷移率和優異的導熱性能,是實現“后摩爾”時代電子、光電子和量子芯片的基礎性材料之一,已是業界公認的“終極”半導體材料。

由于與現有的半導體材料硅相比,金剛石各項參數遙遙領先,這就意味著未來基于金剛石可以開發出耐高壓,耐高溫,速度快,功耗低的芯片,大幅提高器件性能上限,引發半導體產業革命。


頂端新聞·河南商報記者 郭丁然

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