摘要:金刚石是自然界极为稀有的一种矿物。早在公元前三千年就在印度被发现,是一种富有神秘传奇色彩的古老晶体。通过千百年来的不懈技术探秘与观测, 逐渐地认识到金刚石是一种集力、电、光、热、声等众多特性于一体的,是在迄今已知其它任何材料不可比拟的材料,这正是这些难能可贵的综合优异特性,而使得 它的用途成为材料极致,具有材料王者之风范。虽然千万年的时光已逝去,而堪称为古老的金刚石晶体却永葆青春,其长盛不衰,服务于人类社会无边的境地,所以 我们再给其一个“万寿无疆”之材的美誉。本文所说现代工业与科技发展离不开金刚石是个涉及范围非常宽阔、内容非常丰富的话题,由于编幅所限,在此不可能展 开来阐述,所以只是来了个点到为止。
关键词:金刚石 现代工业与科技 离不开
钻石(Diamond),又名金刚石源自希腊Adamds,意指不可征服或不能超越之物。
如所周知,材料原分三大类,即坚硬的陶瓷、导电的金属及柔软的塑胶,然而金刚石不属于传统材料,它的性质超乎寻常以致成为终极的材料之王。
金刚石的极端性质,具有王者的风范,因此它的用途也就成为材料的极致。金刚石不仅在性能上超越传统材料,在许多的应用领域中金刚石更成为唯一的能者(Enabler)。工业金刚石为各种产业的尖端材料,是不能替代的另类物质。
表1、 终极材料钻石的性质及应用
最高声速—高音喇叭 最大硬度—超级磨料 最尖利度—手术刀片
最强抗压—超高压机 超半导体—高速晶片 最优热电—太阳电池
最速传热—散子界面 高折射率—光学透镜 抗幅射性—粒子侦测
高电阻值—绝缘基材 终极抗蚀—化学护膜 负阴电性—场发射器
低摩阻力—轴承滑面 耐温度差—高速雷达 低热胀率—钻硅晶圆
由上述可见,没有任何其它物质可这么多优点于一身。因此,金刚石终必成为最有用的工业材料。金刚石材料的应用若能普及,将使人类物质文明达于 颠峰,进入永远的“金刚石时代”。由于没有任何物质可以取代金刚石,“金刚石时代”来临后将不再替代。随着人类科学技术的进步,每一时代都发展出新的材 料。以下是一些较为典型的现代工业领域中应用事例中的点滴。
1、高精度与超高精度超硬材料砂带的研究,现代材料加工总体朝着高精度、高效率和专用的方向发展,特别是在国防工业、集成电路、信息技术 产业等领域,精密与超精密磨削加工对提高产品性能具有很大的作用。目前,精密磨削通常是指加工精度为3~0.3μm和表面粗糙度Ra0.3~0.03μm 的加工技术,超精密磨削则要求加工精度达到0.3~0.03μm,粗糙度达到Ra0.03~0.005μm。由于超硬材料砂带的基本特性,将其应用于精密 与超精密磨削是未来的主要方向之一,因此,研制精密与超精密磨削专用超硬材料砂带必然是将来的主要研究方向;
2、随着现代机械加工的不断发展及各种新型材料的不断出现,对加工精度和表面粗糙度的要求越来越高,相应的先进磨削技术和磨具,尤其是涂附 磨具向更高效、高寿命和超精密的方向发展。超硬材料涂附磨具的研制和使用悄然兴起,在涂附磨具中的占有率逐年增加,在汽车、电子工业、玻璃、宝石、不锈 钢、淬火钢等难加工材料的特殊加工领域中得到了应用。国外在汽车工业中,汽车车身的抛光和发动机曲轴、凸轮轴的加工都是用高档涂附磨具,其中很大比例是超 硬材料涂附磨具。
3、CVD金刚石膜材料是21世纪最具发展前景的功能性材料,利用性能优异的高质量CVD金刚石膜替代天然金刚石制作超精密刀具可以降低生 产成本,打破国外技术垄断,减少国内精密加工领域对国外技术的依赖。超精密金刚石刀具用途广泛,军事领域可用于航空仪表轴承、雷达波导管、光学器件、高能 烟速器等精密仪器的加工。在民用领域,如隐形眼镜的加工,眼科手术,人体器官移植,多种新型产品装饰加工等,是超精密制造中不可缺少的工具。
表2 超精密切削加工应用领域
领域 |
应用范围和精度要求 |
航空 |
高精度陀螺仪浮球,球度(0.2~0.5)μm,表面精糙度Ra0.1μm |
光学 |
红外反射镜:表面粗糙度Ra(0.01~0.02)μm |
民用 |
计算机硌磁盘:平面度(0.1~0.5)μm,表面粗糙度Ra(0.03~0.05)μm |
4、随着我国汽车工业的发展,汽车总量不断增长,已经成为润滑油的主要消费大国,石油资源消耗在快速增长,资源总量不断减少,环保问题日益突 出。为了达到节约机油的要求,加入摩擦改进剂可以减少摩擦,降低摩擦阻力,将是改善燃料经济性的有效途径。目前,国内汽车厂商推向的常规换油期为 5000km,延长换油期是发展趋势。利用纳米金刚石作为减摩抗磨剂研制的发动机油可使发生卡咬的负载提高2.7倍,卡咬时间延长50.8倍,同时油温降 低16℃,平均节约燃油高达11.96%,机油使用期延长至15 000km以上[3]。我国的环保法规和发动机油标准正在与国际接轨。研发具有自主知识产权的中、低 SAPS(sulphatedash,phosphorous and sulphur),即低硫酸盐灰分、磷和硫含量节能、环保、长寿命发动机油势在必行。研发新的抗磨性能更好的添加剂利取代传统ZDDP添加剂是降低发动机 油硫磷的有效途径。用纳米金刚石可以生产中、低SAPS含量节能、环保、长寿命发动机油,完全符合新型发动机油的发展趋势
5、由于具有厚度薄、精度高、刚性好以及切割锋利、工件切缝窄、材料损耗少、切割表面质量好等特点。因此,高精度超薄片超硬材料切割砂轮 (直径为50~200mm、孕压厚度0.1~1.0mm、厚度公差±0.002~0.005mm、平行度或平面度小于0.002~0.005mm,内孔精 度为H6,同心度<0.01mm)在国际上被广泛应用于计算机、微电子、光电子、通讯等电子信息领域所属的有关行业。用于贵重半导体材料、磁性材料、超导 材料、脆性材料的精密细微切割和开槽,成为计算机硬盘及软盘磁头、大规模集成电路、光通讯元器件、移动通讯器件制造中不可缺少的必备高档工具。国外拥有超 薄片制造技术的国家主要是日本、美国等电子信息技术领先的发达国家,且技术处于封锁垄断阶段。于是,在一定程度制约着我国电子信息领域产品的快速更新与发 展,也影响了该领域企业经济效益的提高[4]。
6、高精度超薄超硬材料切割砂轮是随着精密制造行业,特别是电子元器件向精密、高效、低耗加工方向的发展而发展起来的。该类砂轮的主要特点 是:精度高,可用于精密加工,减少加工工序,提高生产效率;厚度薄,可用于微细加工,也有利于节约贵重材料,减少消耗;刚性好,可保证切割工件的精度;耐 磨性强,可降低生产成本等。随着IT、IC行业的快速发展,市场对该类砂轮的需求与日俱增[4+]。
7、进入新世纪以来,大力发展高效制造技术及装备已成为世界各国的战略决策。切削加工为制造技术的主要基础工艺近年来也取得了快速的发展, 相继出现了高速切削、精密切削、硬切削、干切削、绿色切削等先进切削工艺,作为核心之一的金刚石刀具及其切削技术尤其得到推崇。金刚石切削刀具以其高硬 度、高耐磨性、高传热而成为理想的切削刀具,具有高精、高效、长寿、低耗等优点,特别适于有色金属材料高速精密和自动化加工,能以车、以铣代磨,目前已在 汽车、航天航空、精密机械、家电、木材等行业得到广泛应用。例如,用聚晶金刚石刀具精镗硅铝合金材料汽车活塞销孔,耐用度达4万件以上,是原硬质合金刀具 的90倍,加工工件表面粗糙度下降80%,同时减少了换刀辅助时间,降低了加工成本[5]。
8、金属结合剂金刚石工具导热性好、工作寿命长,是玻璃加工的理想工具。由于玻璃材料本身脆、硬、易碎裂崩边、非晶态、软(融)化温度低等 特点,对金刚石工具的要求比较高,需同时满足“光洁度(表面粗糙度)、锋利度(效率)、耐磨度(寿命)”三项指标的考核要求。国外玻璃加工机械向高智能、 高精度、高刚性(强度)、高速度(效率)、多功能、全自动方向发展。国内的中高档玻璃加工机械已逐步推出并形成冲击国际市场的能力,国际市场占有率不断扩 大,为高性能金刚石工具带来了日益扩大的国际市场。“让客户的机器的性能发挥到极致”,是高档工具的目标,也是进入国际高端市场的前提。随着国内外深加工 机械的技术进步,玻璃深加工业的兴旺和发展,金刚石工具将迎来发展的良好机遇,是该类工具进入国际市场,成为世界“制造中心”的良好契机[6]。
9、2007年,绳锯技术在国内大理石和花岗岩开采矿山的应用发展迅猛,接近100个矿山使用,串珠绳锯粗略估计2007年产量超过40万 m,产值超亿元,出口约占12%~15%。据国外客户反映,我国金刚石串珠绳锯质量已接近国际先进水平,切割效率高、性能稳定、性价比高,只是工作寿命略 低,一般比欧洲先进国家低1~2m2/m。我国石材储量居世界首位,石材加工能力和出口总量已跃居世界第一。国内外石材市场的需求量和价格不断攀升,为超 硬材料工具行业的发展创造了有利条件和难得机遇。目前我国处于工业化中期,超硬材料工具工业的发展也要走“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染 少、人力资源得到充分发挥”的新型工业化道路[7]。随着金刚石绳锯机械及金刚石绳锯切割技术的快速推广使用,我国石材荒料开采已进入金刚石绳锯时代,金 刚石绳锯制造企业得到了空前的发展。
10、众所周知,微波技术广泛应用于测量、雷达、遥控、电视、射电天文学、微波波谱学、微波接力通讯、卫星通讯、粒子加速器等领域。值得注 意的是,金刚石微波透射窗是目前德国和日本正在进行的核聚变试验的关键部件,也是正在法国建造的国际热核试验反应堆的重要部件。金刚石微波透射窗可应付超 过1MW的微波功率,其能力比任何其他材料的透射窗大1倍以上。于是,有可能将引起微波功率电子设备的大变革[8]。
11、目前,大功率半导体器件的应用主要是在电力传输与分配、机车轮船等牵引动力、飞机汽车发动机控制、工业供电与自动化等。采用已有的硅 半导体技术很难做到减小动力电子变换器的重量和体积并使他在高温下工作,关键是耐高温问题。而CVD金刚石半导体就可达到比硅高得多的温度下工作。但是, 现有的硅功率半导体器件受到其物理性能与使用经济性的限制,例如,高频范围、断电状态最大电压容量、最大工作温度和辐射敏感性等。用CVD金刚石在这种宽 能带隙材料制造的固体电路器件,具有不同于硅器件的优越特性,有可能改善现有电气设计与电路布局,从而影响宇航工业未来动力电子设备的结构。
12、作为一种性能优异的玻璃切割刀具,聚晶金刚石制成的刀轮主要用于电子行业液晶玻璃的高精度、高品质的切割,同时可以切割建筑用,以及 汽车用玻璃,是普通玻璃刀和硬质合金玻璃刀轮的理想替代品。芯棒与刀轮均为聚晶金刚石材料,具有加工精度高、耐磨损、一致性好等优点。
13、随着我国信息产业半导体工业的高速发展,我国集成电路(IC)业高速增长,为半导体硅材料加工提供了巨大的潜在市场。在半导体加工中 存在多个环节、多个工序中要使用金刚石工具,如晶锭裁切整圆、晶圆切割、CMP化学机械抛光垫的修整、晶圆倒角、背部减薄与切片等。半导体加工用金刚石工 具属于高精度加工工具,采用超细金刚石、超薄的切割刃、超高速磨削与锯切,要求加工精度高,因此制造难度大,技术门槛高,目前主要为国外金刚石制造商所控 制[9]。
14、世界各国高速公路、机场新建与扩建、建筑工程的维修与改造工程量不断增加,迫切需要安全可靠有效的干切金刚石工具满足用户与工程需 要,而激光焊接金刚石工具具有焊接熔深大、焊缝深宽比大,不用焊接填料等特点。而烧结锯片,高频焊接工具已不能适应这一要求。故激光焊接金刚石工具获得迅 速发展,加之,激光焊接速度快,热作用区小,冷却速度快,激光束易于在空间传输。因此,激光焊接另易于实现自动化与高效高精密生产。
15、从上个世纪90年代后期至今,各类用途的CVD金刚石材料及其相关工具产品已经开始工业化生产并在不断扩大产业化规模,CVD金刚石 应用领域不断拓展,多种形式的CVD金刚石产品正逐步从实验室研究阶段向实际应用的工业化。由于CVD金刚石膜材料其独特的力学、光学、电学和声学特性, 可以应用于目前以至将来的通讯、电子、微波等领域,所以其应用前景和潜在市场极其广阔,相信CVD金刚石及其工具的应用一定会对全世界经济的发展产生举足 轻重的巨大作用[10]。
16、高速砂轮还应具有良好的耐磨性,常用于高速砂轮的磨料是金刚石和CBN,这两种超硬磨料具有优越的性能,在应用范围上具有互补性。因 此,由它们所制成的超硬磨料砂轮可以应用于包括各种高硬、高脆、高强韧性材料在内的几乎全部难加工材料的加工,而且大大推进了高速磨削枝术的发展与应用。 德国著名磨削专家T.Tawakoli博士将其誉为“现代磨削技术的最高峰”。国际生产工程学会(CIRP)将它定为21世纪的中心研究方向之一 [11]。
17、硅材料生产以及硅晶片生产水平代表着一个IC制造业的规模和工艺水平,与发达国家相比,我国在晶片加工方面还远远落后于发达国家水 平,晶片及晶片加工设备多采用进口。研究晶片切割技术有着重要的经济效益和社会意义。随着集成电路产量逐年增加,光刻线条越来越细,芯片越来越薄,对加工 晶片除几何精度要求外,对晶棒的切割残余应力,表面微观质量、亚深层及深层机械损伤等高技术要求被列到了重要位置[12]。随着半导体工业的飞速发展,晶 片直径越来越大,目前已经生产出直径400mm的晶棒,对于大直径(ф≥200mm)和小厚度(厚度≤0.3mm)的晶片加工,内圆切割从产量和能力上远 远不能满足生产要求,尤其是随着超大规模集成电路的发展,信息技术(IT)在社会各个领域的渗透,芯片需求量增大,人们开始考虑采用更高效率的切割设备, 线锯便应运而生。线锯所切硅片质量更令人满意,更能提高成品率。此外,线切割还有生产率高,切缝损耗小等优点[13]。
18、陶瓷结合剂砂轮已广泛应用于金刚石刀具、立方氮化硼刀具、硬质合金、金属陶瓷、铁氧体、铸铁、宝石、普通陶瓷及新型工程陶瓷材料的磨 削加工,同时也可用于铬淬火钢轴承滚柱、汽车与拖拉机曲轴、液压泵齿轮颈等精密磨削。因此,陶瓷结合剂金刚石砂轮在材料的磨削加工领域,具有越来越明显的 优势,在金刚石砂轮中有着良好的前景。
19、纳米金刚石作为内燃机磨合油的添加剂是新近才出现的。用纳米金刚石作添加剂就像在发动机表面安装了“超微型轴承”,由此将原来的滑动 摩擦变为滚动摩擦,使摩擦系数降低了二十余倍。“滚珠轴承结构膜”不但强度高而且具有“超微型”特性,因此绝不会堵塞机油管路,再精密的发动机也尽可放心 使用。“纳米滚珠”所具有每秒几米的运动速度,在金属表面起到维护作用,防止胶质的沉淀,从而提高了润滑油的抗氧化性,可延长换油周期两倍以上。
20、未来世界最具发展潜力之一的新型纳米材料中,有一种以金刚石作为表面涂层的纳米导管。这种纳米导管就像一支市面上常见的雪糕,表面包 裹着20到100nm厚的金刚石材料。这种新型材料在电子学工业中制作超薄冷阴极射线显示器 (Field Emission Display,简称FED),是一种新型自发光平面显示器。等离子显示器(PDP)包括目前市面上的等离子电视机的显示器,是靠等离子轰击荧光屏而产生 图像的,等离子的产生需要高温高能,因而工作电压大,能耗高,制造和使用成本均高,不符合环保的发展趋势。FED采用冷阴极电子源,具有功耗低,自发光, 工作环境温度范围宽等优点,工作电压仅为1kV,这些优势是等离子显示器和CTR显示器所无法做法的。因此,被认为是下一代显示器中的佼佼者,而金刚石膜 是显示器中最为核心的冷阴极材料的重要候选者。可望成为下一代显示器的明星[14]。
21、材料的复合化是材料发展的必然趋势,复合镀层已成为表面工程领域的研究热点之一。例如纺织企业纺织零部件采用普通镀镍工艺,耐磨性不 足,如改用纳米金刚石悬浮为添加剂的电镀复合镀工艺,使零部件硬度有明显提高,耐磨性成倍增加,有良好的耐磨减摩效果,产品使用寿命普遍提高2~3倍 [15]。
22、当前,世界各国为了适应现代化战争的需要,提高在军事对抗中的实力,将隐身技术作为一个重要的研究对象,其中隐身材料在隐身技术中占有重要的地位。用少量纳米金刚石悬浮在涂料中,将其涂在飞机、坦克、导弹、军舰上,可以起到隐形防腐的作用。
23、纳米微粒的尺寸一般比生物体内的红细胞、红血球小得多,这就为生物学研究提供了一个崭新的研究途径,即利用纳米微粒进行细胞分离、细胞染色及利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部治疗。由于纳米金刚石具有良好的兼容特性而在生物医学领域大有用武之地。
24、精密金刚砂轮是硬脆材料超精密加工不可缺少的重要工具,随着我国经济高速发展和产业升级,对具有自主知识产权的精密加工工具和工艺技术 急待突破。因而,精密金刚石砂轮的制造、修整以及针对不同硬脆材料磨削机埋的不断深入研究,是提高我国半导体、精密工具制造产业水平的重要途径[16]。
25、西方发达国家从对人体健康和环境的目的出发,已逐渐兴起使用超硬材料砂低、砂带等涂附磨具取代刚玉、碳化硅等普通磨料涂附磨具。超硬材料制作的砂布、砂带,在使用中不但寿命长而且粉尘极少,符合对人体健康和环境越来越严的要求[17]。
26、油田钻井格外繁荣,成都百施特金刚石钻头公司是我国PDC钻头公司的后起之秀中的佼佼者,该公司的钻头在陆地、海洋、国内与国外石油天 然气钻井中均有杰出的表现。例如,中国石化集团在塔里木盆地西部地区部署的一口重点区域科探井,位于塔河油田沙雅隆起阿克库勒凸起东部寒武系建隆,井深 8000m,2005年4月6日开钻,2006年7月12日完钻,历时462.10天,全井平均机械钻速2.6m/h,探深1井是目前亚洲钻井深度、钻井 难度最高的超深井钻井工程[18]。
27、木材加工业是PCD刀具应用的重要领域。日前得到广泛应用的人造板材已同传统木材有了明显的差异。人工合成的板材在某种意义上是合成 树脂的概念,其加工过程也同传统意义上的木材不同。人造板材的飞速发展,特别是中密度纤维板、胶合板、刨花板及复合地板等人造板材的发展,更加速了其对超 硬刀具的需求,从而使金刚石刀具将逐步替代传统木工刀具。强化复合地板自上个世纪90年代引入我国以来,以其耐磨性、防水防潮性、抗腐蚀性、安装方便等优 点,受到用户的欢迎。但其结构的特殊性决定了加工过程对刀具特殊性的要求。其最外层的Al2O3对硬顶合金刀具的磨损影响很大,利用PCD刀具能有效地解 决这个技术难题[19~21]。
28、拉丝模是各种金属线材生产厂家拉制线材的一种非常重要的模具。聚晶金刚石拉丝模具有加工粗糙度低、耐磨性好、各向同性、寿命长等优 点。在拉拨相同直径铜丝时,其使用寿命是硬质合金模寿命的300~500倍,拉拨镍丝时为80~100倍,拉拨钼丝为50~80倍,拉拨碳钢时为 20~60倍。随着科学技术和工业生产的发展,聚晶金刚石线材模具的种类也在增多,除了常用的电线电缆拉丝外,还有电机、电器、变压器等漆包线模具、集成 电路等精密内引线模具(如稀土金丝拉丝模)、不锈钢、合金钢模具(如一次性注射针头拉丝模)等等[22]。
29、众所周知,强度高质量轻的结构材料是制造航空器必不可少的重要材料,如以铝合金或钛合金为基体的金属基体复合材料(MMCs)和碳纤 维增强塑料(CFPs)等等。世界上最大型的客机—空客A380(Airbus A380)已经成功进行了洲际试航,该机采用了多种新一代的高强度轻结构材料,其中CFPs用量占该机结构重量的22%。采用这种超轻材料可使每一座位的 燃油量减少12%,其获益与采用传统铁类或铝合金相比是难以想象的。空客A380为双层客舱结构,上层舱的CFP地板承梁须与承载结构的铝肋连接,起初用 无镀覆钻头只钻了90个孔,后用CCDia Fiberspeed金刚石镀覆材料加强的钻头钻了500个孔[23]。新型空客A400M军用运输机在制造过程中其机翼须钻出许多个直径为10mm的铆 钉孔以便将机翼表皮与桁架铆接,两者都是用新型碳纤维增强塑料做的。原先使用无镀覆钻头钻孔,工件发生剥离现象,而且达不到高公差精度的要求。后采用 CVD金刚石镀覆钻头解决了问题[24]。
30、单晶金刚石在高端技术领域中的应用,目前已研制出世界上最小的超精金刚石切削工具,是采用单晶金刚石制作的。它之所以能进行高精度三 维形状加工和镜面加工,关键在于十分锋利且经久耐磨的刀刃,刃锋的平滑度与轮廓精度要求十分严格,刃锋的平滑度要达到纳米级,刃尖圆度半径只有10纳米左 右,目前应用的微型超精金刚石切削工具,包括微型超精金刚石切削工具如加工求成形随意曲率超细槽的方形立铣刀,用于三维表面微凹坑和任意曲率面加工的超精 纳微型球形立铣刀,以剃削和快速切削加工直线超细槽的切削工具[25],此外还有人造单晶金刚石制作的高压水力喷射切割装置的喷射喉管[26],以及单晶 金刚石制作的微型光学元件。
31、钻石为真善美的象征,她代表了爱情、美丽、权利及财富。钻石不尽晶莹亮丽,而且具有如火(Fire)的光泽,她乃成为最悦目的宝石。 钻石的化学惰性也最高,她不易沾上灰尘,也不会被酸碱侵蚀,即使长期保存也能完整如新,因此有宝石之后的美誉。钻石对于大多数的人来说,代表的不是最有用 的材料,而是最高贵的宝石,具有无比的魅力。钻石过去被认为具有许多神秘的功效。将领常上战场希望获得保佑,病患也会以钻石避邪或医疗物质。1953年好 莱坞影星Marilyn Monroe唱道∶“我们的青春魅力终将消失,唯有那些美丽的钻石却永远灿烂,钻石才是女人最好的朋友”。其宣传效果惊叹。2000年时西方人结婚时 80%都以钻石作为定情的信物。1967年De Beers在德国、日本及巴西也推广钻石婚戒,现代的人更把钻石视为罗曼史(Romance)的象征,以为她可以延续爱情或巩固婚姻。在婚戒市场趋于饱和 后,De Beers更把钻石的魅力推向周年纪念物(Eternal Rings for Anniversaries),例如以之作为男人成就的象征品,2003年De Beers又打未婚妇女的主意,宣传“Ó右手戒指”,强调独立的单身女性在右手戴钻石指环会有个人主义(Individuality)的自信[28]。然 而,对科学稍有知识的人都知道钻石是一种介稳定物质,钻石在高温下燃烧会如烟逝去,更有甚者,钻石容易破碎,因此更不足以保证爱情。但即使如此,全世界每 天都有很多人以钻石为誓而表明忠贞不移。难怪随着钻石结婚戒指销售的增加使离婚率也步步高升。这是个与提高人民生活内涵戚戚相关的话题,更是钻石的巨大商 机之处。
为了抢占这一商机,自1999年开始,一家美国公司Gemesis采用俄罗斯和佛罗里达大学研制的工艺和装备生产质量稳定的宝石级人造金刚 石,单重为1.5~2.0克拉,大多数为黄色、褐黄色、绿色和无色透明。另一家公司Apollo Diamond已研究出以化学气相沉积法生产宝石级人造金刚石。这种方法所生产的宝石级人造金刚石的纯度极高,无任何瑕疵,难与天然金刚石区别[29]。
展望未来,大单晶金刚石的生产有可能达到10至100克拉,在大型切削工具、喷嘴、拉丝模、散热器等方面将获得重要用途。高纯大单晶金刚石 将可能用于制造电子学和光学领域的大型基片。大单晶金刚石制作的砧座可用于新型材料合成与基础研究的新一代高压试验装置。大单晶金刚石还可以制作用于动力 压缩试验的高强度光学窗、非常环境中某些装置的窗孔及研究核聚变能用的构件上。
最后想用“同一个绚丽多彩的金刚石世界,同一个唯妙唯肖的金刚石梦想,让我们用智慧、辛劳来共同构筑金刚石时代的美好未来,实现人类对物质 文明追求的最高愿望和目标!”来结束本文的絮叨!,同仁们奋斗吧!金刚石的时代曙光正在冉冉升起。仅管这一天我看不到,但我坚信这一天一定会到来。
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来源:中国超硬材料网顾问 王光祖