超硬材料网

       去年12月的时候，美国能源部曾经宣布了一项极具突破性的实验成果：加州劳伦斯利佛摩国家实验室（LLNL）科学家采用“惯性约束聚变”方法，在核聚变实验中实现“聚变点火”，并且首次获得了“能量净增益”（Net Energy Gain）。

       什么是“净增益”？说得通俗一点，就是通过核聚变反应“制造更多的能量”。

▲ 核聚变反应原理图，红色为质子，蓝色为中子

       在追求无限的“零碳能源”方面，美国的这项技术突破无疑具有“从0到1”的重大意义。媒体是这样描述当时的场景的：

“192束高能激光同时射向一个装有微小胶囊的圆柱体，爆发出巨大的温度和压力。”

       当时咱们国内的一些专业媒体也有过相关的报道，其中也不乏一些争议，如192台激光器耗能巨大、磁约束是否优于惯性约束等等，有兴趣的伙伴可以自行搜索。

       尽管存在争议，但此次事件依旧在业界引起了高度关注。近日媒体在重提该实验的时候，着重讲了那一颗颗至关重要的、用CVD金刚石制造的“燃料胶囊”。

▲ 左:“胶囊”放大图；右:部分“胶囊”和火柴头的大小对比

图源：Diamond Materials

       这些“胶囊”是用来容纳氘和氚（核聚变“燃料”）的容器，它们是一些“只有胡椒大小”、表面光滑、纯度极高的CVD金刚石颗粒。然而人们在制作过程中发现一个问题：无论怎么抛光打磨，胶囊表面在微观上依然凹凸不平。

       于是，经过很多次的尝试后，科学家发现可以通过类似“上釉”的方式加一个金刚石“涂层”，从而实现他们需要的“干净镜面”。

       从事“胶囊”制作的，是一家名为 Diamond Materials 的德国金刚石材料企业。

       这家公司位于德国西南边陲的Freiburg（弗莱堡），专业制作各种高纯度、高精度的CVD金刚石产品，包括晶圆、金刚石膜、金刚石胶囊等等。我们在2018年有关核聚变反应的相关报道中曾经找到过关于这家公司的简介，有兴趣的伙伴可以登陆他们的官方网站做进一步的了解。

       据近期媒体的报道，用于此次核聚变实验的每批“胶囊”大约20～40粒，制作时间为两个月左右。

       还有一个问题：为什么要用金刚石做“胶囊”？

       根据我们有限的理解，这似乎和金刚石的弹性表现相关。采用金刚石作为“胶囊”材料，坚硬且不会产生激光印记，可以实现稳定的压缩，有助于聚变燃料的高效加热，从而加速核聚变反应。在一个名为 sciencedirect 的专业网站上，只要输入关键词“diamond, nuclear fusion”就能找到很多资料，此处不做赘述。

       我们撰写本文，并非为了跨行业探讨核聚变能源的问题，而是希望诸位业内伙伴理解，除了耳熟能详的消费市场之外，钻石/金刚石正在多个对人类进步有促进作用的领域发挥着至关重要的作用。相信我国的相关企业早已了解金刚石在前沿科技应用中的长远价值。我们期待看到更多的中国公司参与其中，共同推动人类社会的进步。未来可能不会太遥远。