談耀麟

(中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司,廣西桂林 541004)

國際人造金剛石行業(yè)近期發(fā)展態(tài)勢(下)①

談耀麟

(中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司,廣西桂林 541004)

人造金剛石的應用從最初的工業(yè)應用領域發(fā)展到寶石級人造金剛石用于珠寶行業(yè)然后又發(fā)展到紀念品鉆石服務于喪事家庭和特殊禮品等。文章闡述了工業(yè)用人造金剛石、寶石級人造金剛石與紀念品鉆石的最新進展以及工業(yè)用人造金剛石在高科技與各工業(yè)部門的最新應用。全面反映國際工業(yè)用人造金剛石、寶石級人造金剛石和紀念品鉆石技術的當前發(fā)展水平以及人造金剛石的未來發(fā)展趨勢。此外,對國際上主要的工業(yè)用人造金剛石生產(chǎn)企業(yè)以及寶石級人造金剛石與紀念品鉆石生產(chǎn)廠家的發(fā)展作簡單介紹。

人造金剛石;寶石級;紀念品鉆石;應用領域;技術發(fā)展水平;發(fā)展趨勢;生產(chǎn)企業(yè)

3.4 新星技術公司(Novatek Ine)

上世紀中葉,H.Tracy Hall博士在通用電氣公司工作時發(fā)明了兩面頂壓機。1954年用它合成出世界上第一顆人造金剛石。1955年他創(chuàng)建了Novatek公司。這是一家研究型的人造金剛石企業(yè),旨在研究解決有關人造金剛石的重大疑難問題。目前已擁有631項專利。在知識產(chǎn)權方面的營業(yè)額達到10億美元。業(yè)務范圍涵蓋石油天然氣勘探用高效長壽鉆頭研制;油氣田大型鉆探裝備研制;油氣井鉆頭用聚晶金剛石復合塊的生產(chǎn)以及尖端科技研究過程中的測試與驗證等。

在合成人造金剛石用的設備方面,該公司進行了長期不懈的研究工作。最初用于工業(yè)化生產(chǎn)人造金剛石的兩面頂壓機噸位只有0.02千噸。由于合成腔的容積小,只能生產(chǎn)出強度低而顆粒小的人造金剛石。1957年Tracy Hall研制出新的兩面頂壓機,噸位提高到0.3千噸,合成工藝所需保壓時間大為降低,并首次采用了頂錘自動對中機構,不過合成腔容積仍然有限。1966年,研制出拉桿式機架六面頂壓機,合成腔容積增大,保壓時間大為減少,相當于兩面頂壓機所需保壓時間的1/20。第一臺六面頂壓機樣機的噸位為0.2千噸,而投入生產(chǎn)的六面頂壓機的噸位提高到1.2千噸,首次用于工業(yè)化生產(chǎn)聚晶金剛石。

2.4.1 第五代新型大壓機

1999年由Dassid Hall與Tracy Hall Jr共同研制成功整體立方機架六面頂壓機。據(jù)稱這是幾十年來壓機結構設計的一次大躍進,其特點是取消了以往壓機設計中借以承擔壓力缸反作用力的拉桿。采用整體立方機架,壓機噸位可提高到四千噸。

所謂整體立方機架實為一巨形正六面體,邊長為49.5寸,重達7.25噸,需用重達11噸各邊長為80寸的粗錠加工而成。據(jù)說全球能鍛造如此大的工具合金鋼工件的鍛造廠屈指可數(shù)。

碳化鎢硬合金頂錘與活塞和油缸等組裝成筒式單獨的部件,重量超過3噸,用超強錐形細紋與整體立方機架連接。這種連接方式有利于減少應力而提高壓機的噸位。每個頂錘可產(chǎn)生3500萬牛頓力。

合成腔容積達到283cm3,比第四代的拉桿式機架六面頂壓機大30%。腔內溫度可高達2300℃,壓力7500MPa,超過地殼深處天然金剛石的形成條件。

這種整體立方機架六面頂壓機總重約29.5噸。目前Nouatk公司擁有4臺在用,2臺正在組裝,另2臺正在制造中,該公司除使用這種壓機大批量生產(chǎn)油氣井鉆頭用的大尺寸聚晶金剛石復合塊之外,還用于從事研究工作,這些工作包括各種幾何形狀的不同物理化學性能聚晶金剛石復合塊的研究、寶石級金剛石以及其它超硬材料的研究、醫(yī)用人體植入材料的研究等。

2.4.2 油氣井鉆頭新型聚晶金剛石刀頭

在油氣鉆探工程中為了提高鉆進速度,提高鉆頭使用壽命,曾試用過多種超硬材料和鉆頭結構設計,也提出過各種鉆碎巖層的理論。上世紀70年代中期聚晶金剛石復合塊刀頭問世之后,在某些應用場合聚晶金剛石刮刀鉆頭就漸漸取代了牙輪鉆頭。牙輪鉆頭是以壓碎方式鉆進巖層,而刮刀鉆頭則是以剪切方式鉆進巖層,所以在較軟的巖層中鉆進可提高鉆井速度。然而在深層地熱鉆探中,或在某些硬度和研磨性較大的巖層中鉆進,聚晶金剛石刮刀鉆頭的鉆進性能就不如牙輪鉆頭,為此Noratek公司研制出新型的聚晶金剛石復合塊(Stinger PDC)刀頭,其金剛石工作層厚度加大,硬度提高,而且具有特定形狀,制成刀頭密集式鉆頭,鉆進時以壓碎和剪切相結合的方式破碎巖層,從而提高了鉆進速度。

這種新型聚晶金剛石復合塊刀頭是用第五代超大型壓機生產(chǎn)出來的。因為這種壓機的合成腔容積較大,而且生產(chǎn)過程的壓力和溫度都可達到很高。實踐證明,Stinger PDC的耐磨性和耐熱性遠大于普通PDC,因而制成鉆頭在堅硬巖層或較深的地熱鉆井中鉆進都可獲得高效長壽的結果。

2.5 應用金剛石公司(Applied Diamond Inc)

該公司專門從事CVD金剛石膜的生產(chǎn),厚度范圍從50nm到2nm,應用于光學、熱學、微波與耐磨零件等。

該公司發(fā)現(xiàn)有些金剛石用作激光二極管的散熱片時,不能在較寬的范圍內保持脈沖的穩(wěn)定性,由于熱脈沖衰落在脈沖結束時產(chǎn)生光功率損失,為此該公司通過改變CVD金剛石的生長速度和金屬化的程度生產(chǎn)出具有不同導熱率的金屬化CVD金剛石散熱片,其導熱率分別為700W/m K,1000W/m K和1800W/m K,而以前在激光器件中使用的AIN(氮化鋁)散熱片的導熱率還不到100W/m K。

該公司生產(chǎn)的聚晶質和單晶質CVD金剛石膜的應用范圍包括剝離箔、束流診斷和定位技術、高能物理研究用的粒子偵測器,同步輻射窗口等。

2.6 先進金剛石解式公司(Advanced Diamond Solutions Inc;ADS)

該公司成立于2003年,為能源、軍工、半導體和磨料等行業(yè)研制新型金剛石和類金剛石材料以及類金剛石碳/非晶金剛石熱電和光電產(chǎn)品;化學汽相沉積和物理汽相沉積鍍層材料;金剛石復合材料熱控產(chǎn)品;氮化鋯和其它類金剛石陶瓷材料;cBN和金剛石磨料;納米金剛石生物技術產(chǎn)品;發(fā)光二極管和其它照明光源;高壓傳感器;寶石級金剛石產(chǎn)品等。重點產(chǎn)品有下列幾種。

2.6.1 大面積石墨烯片

它是單電子晶體管、場致(靜電)發(fā)射源、電極式照明設備、嵌入柔性材料中的太陽能電池、利樂赫茲表面聲波濾波器、墻紙顯示器、紫外光發(fā)光二極管、原子氣體傳感器等的理想材料。

2.6.2 用于高亮度發(fā)光二極管的類金剛石碳印刷電路板

類金剛石碳膜用于印刷電路是一項革新技術,是下一代高亮度發(fā)光二極管的重要元件。類金剛石碳是一種高性能導熱材料,所以類金剛石碳膜印刷電路板的散熱性能比普通金屬基印刷電路板的高得多。

2.6.3 新型太陽能電池

在熱設計或熱管理產(chǎn)品中采用金剛石復合材料如金剛石金屬或金剛石-陶瓷復合材料比純金剛石的成本要低得多。

該公司研制的熱離子太陽能電池采用的是非晶金剛石納米結構材料。這種非晶金剛石太陽能電池的效率可提高50%,而成本不到普通硅太陽能電池的一半。

2.7 先進金剛石技術公司(Aduanced Diamond Technologies;ADT)

該公司以生產(chǎn)系列高性能超納米結晶金剛石(UNCD)著稱,因而獲得了2014年在芝加哥舉行的新型金剛石與納米碳大會(NDNC 2014 Conference)的主辦權。在人造金剛石應用方面的最新技術如下:

2.7.1 排除血檢

在人工心臟中采用UNCD可降低引發(fā)血栓的風險,患者可減少或無需服用血液稀釋藥物,從而提高了安全性。

2.7.2 金剛石微電子機械生物傳感器

用于實時測知化學物或微生物的危害。該公司受美國國防部防汛署撥款研制金剛石微電子機械生物傳感器(Diamoncl Mems Biosensor)用于檢測水體中對人體有害的化學危險品或致病的微生物如大腸桿菌以保護士兵在戰(zhàn)場上的安全?，F(xiàn)有的傳感器只能在大氣中使用,在水中的使用則壽命很短。

2.7.3 拋光墊修整器與3D金剛石制品

該公司用人造金剛石制造出下一代拋光墊修整器(CMP pad conditioner)與3D金剛石制品獲得成功。這種金剛石盤式修整器用于化學機械拋光墊的修整可保持其表面的紋理,從而提高生產(chǎn)率,降低成本。

化學機械拋光可使工件表面形成超光潔度表面,最廣泛的用途是在集成電路和超大規(guī)模集成電路中對基體材料硅晶片的拋光。

2.7.4 金剛石射頻微機電系統(tǒng)

目前汽車無線通訊設備越來越要求更高的頻率(3G,4G)和更長壽命的電池。為此,該公司與MEMtronics公司合作研制出壓電金剛石射頻微機電系統(tǒng)(DIAMOND RF MEMS)濾波器。

2.7.5 提高機械設備旋轉零件可靠性

利用UNCD的優(yōu)異性能可提高機械設備的旋轉零件如流體動力軸承與流體機械密封裝置等的可靠性與能量效率。

2.7.6 污水處理

隨著人口的快速增長,人類賴以生存的水資源越來越緊缺,污水處理技術備受關注。該公司利用UNCD非凡的電化學特性、化學惰性和耐磨性制成UNCD鍍覆鈮電極,與電解原理相結合研制出Diamonox電解裝置(Diamonox Cell),可超越常規(guī)的污水處理技術用于解決重大污水處理問題。

2.8 摩根技術陶瓷公司(Morgan Technical Ceramics)

是一家資本雄厚的澳大利亞超硬材料生產(chǎn)企業(yè),以生產(chǎn)類金剛石碳膜著稱,產(chǎn)品已被應用于延長航空航天器零部件的使用壽命,其特點是提高了零件的硬度、耐磨性和抗化學腐蝕性,可鍍覆于金屬、陶瓷、塑料、玻璃等材料上,鍍覆溫度不超過150℃。

其它超硬材料產(chǎn)品還有CVD金剛石膜、CVD碳化硅、氮化鋁、氧化鋯、氧化鋯增韌氧化鋁、以及氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等,應用于極端條件如高溫、高壓、極冷、高真空、高腐蝕性、高頻以及高度密封等。

3 寶石級人造金剛石發(fā)展狀況

人造金剛石在工業(yè)上應用了30年才逐漸成為寶石商品進入珠寶市場。據(jù)估計,全球人造金剛石產(chǎn)量中可流入珠寶市場的,每年約幾十萬克拉,只占全球15000萬克拉天然鉆石的10%。

寶石級人造金剛石不單單是指其粒度的大小。無論是HPHT法抑或CVD法生產(chǎn)的具有一定粒度的、結晶完美無瑕、無色或帶色的晶體均可作為寶石級金剛石。

2013年維基百科列出國際知名的寶石級人造金剛石生產(chǎn)企業(yè)有11家。其中Gemesis、Apollo Diamonds、Chatham和New Age Diamonds被“新鉆石時代”網(wǎng)站譽為全球四大寶石級人造金剛石生產(chǎn)廠家。Apollo Diamonds和Gemesis曾一度在國際珠寶市場挑起與壟斷者De Beers Diamond貿易公司的競爭。據(jù)預測2015年全球寶石級人造金剛石的銷售量將占已打磨加工鉆石需求量的7%。

3.1 寶氏金剛石公司(Gemesis Diamond Co.)

1996年成立于紐約,是國際上主要的寶石級人造金剛石生產(chǎn)企業(yè),采用HPHT和CVD技術生產(chǎn)寶石級人造金剛石,擁有數(shù)百臺套生產(chǎn)設備。早在2003年已開動23臺壓機,年產(chǎn)3萬克拉金剛石, 2008年,產(chǎn)量已達到10萬克拉。據(jù)稱在5.9GPa和160℃條件下保壓4天曾生產(chǎn)出黃色寶石級金剛石重達3克拉,所生產(chǎn)的無色金剛石大部分為Ⅱa型,質量與天然金剛石不相上下,經(jīng)切割打磨后批發(fā)給珠寶零售商。據(jù)報道,該公司2013年4月生產(chǎn)出世界上最大的寶石級人造金剛石,加工成綠寶石式切割的晶體,重1.29克拉。同年11月打破此記錄生產(chǎn)出更大的寶石級人造金剛石,加工成公主形切割的晶體,重1.78克拉。

3.2 阿波羅金剛石公司(Apollo Diamond Ine.)

該公司成立于1990年,起初生產(chǎn)人造金剛石單晶片用于納米技術與光電子技術,嗣后進軍珠寶市場,經(jīng)多年研究采用CVD技術生產(chǎn)寶石級金剛石,獲得多項美國專利。所生產(chǎn)的寶石級人造金剛石在色澤、透明度、比重、硬度、折光指數(shù)和色散方面均無異于天然金剛石。該公司于2006年開始批量銷售用寶石級人造金剛石琢磨的鉆石首飾,年營業(yè)額達120萬美元。所生產(chǎn)的寶石級人造金剛石有無色的晶體,打磨加工后重量在0.24到0.67克拉之間;也有橘黃色和粉紅色晶體,打磨加工后最大重量為1.2克拉;其它還有黑褐色等晶體。

2011年,該公司生產(chǎn)寶石級人造金剛石的全套設備及相關專利等知識產(chǎn)權被Scio Diamond Technology公司所收購。

3.3 賽歐金剛石技術公司(Scio Diamond Technololgy Corp)

該公司是以全盤收購Apollo Diamond公司起家的。由于技術力量雄厚,其產(chǎn)品在國際鉆石珠寶市場備受青昧。所生產(chǎn)的無色和純色的寶石級人造金剛石單晶打磨加工后的重量可達到0.25至2克拉以上。

2013年9月該公司宣稱已與兩家資深寶石企業(yè)簽署合資經(jīng)營協(xié)議,將在中國設廠生產(chǎn)Ⅱa型單晶CVD金剛石供應寶石市場,預計2014年夏投產(chǎn),頭年將裝備100臺該公司設計的CVD反應裝置及HPHT壓機等配套設備。第二年將擴增至400臺。該公司的原有生產(chǎn)能力為10臺CVD反應裝置,年產(chǎn)32,000克拉以上未加工的寶石級人造金剛石,其化學、物理和光學性質完全與天然金剛石一致,目前生產(chǎn)的Ⅱa型未加工寶石級人造金剛石的重量在2.5～3克拉,并已研制出3.5克拉的。此外也已研制Ⅱb型籽晶片。

3.4 查塔姆創(chuàng)想寶石公司(Chaham Created Gems)

該公司是一家研究與生產(chǎn)人造寶石的專業(yè)公司。自1938年生產(chǎn)第一顆人造綠寶石起家,被譽為全球最先在實驗室制造出人造寶石的廠家。嗣后相繼生產(chǎn)出人造紅寶石、紫翠玉、蓮花剛玉、藍寶石和粉紅藍寶石,據(jù)說該公司的創(chuàng)始人Carroll F·Chatham在探尋人造金剛石的道路上走過了65個年頭,后來在原通用電氣公司生產(chǎn)人造金剛石的高溫高壓合成技術的基礎上,經(jīng)過改進以較復雜和耗時的工藝生產(chǎn)出更大粒度的人造金剛石晶體并加以琢磨成人造鉆石供應珠寶市場。目前該公司生產(chǎn)的人造鉆石有黃、藍、粉紅三個系列十二個品種,琢磨后的重量在0.1至1.2克拉之間。

3.5 新時代金剛石公司(New Age Diamonds)

是俄羅斯具有相當規(guī)模的人造金剛石生產(chǎn)企業(yè),但又是國際知名的寶石級人造金剛石生產(chǎn)廠家。多年來它與美國著名首飾公司R&R Grosbard合作生產(chǎn)多種首飾行銷國際珠寶市場。它所提供的寶石級人造金剛石有鮮黃色、橘黃色、深紅色和淡綠色,為標準圓鉆形切割和公主方形切割。此外,也提供天然鉆石,用黃金或白金鑲制成高檔首飾。該公司從一開始就一直使用HPHT法生產(chǎn)寶石級金剛石,所以粒度較小,通常加工后的成品在0.5至1克拉上下,據(jù)稱該公司至少開動120臺以上的壓機生產(chǎn)寶石級人造金剛石,質量可與天然鉆石相媲美。

3.6 Ⅱa技術公司(Ⅱa Technologies Pte)

該公司創(chuàng)立于2005年,總部與生產(chǎn)設施在新加坡,創(chuàng)始人為印度某理工學院教授,從事金剛石合成技術研究數(shù)十年。該公司成立伊始即以采用微波等離子化學氣相沉積(MPCVD)技術生產(chǎn)無色金剛石為宗旨,目前已裝備50余臺套MPCVD反應裝置用于生產(chǎn)高純度寶石級金剛石。其研究人員正在努力攻克籽晶等技術難關以便工業(yè)化生產(chǎn)Ⅱa型較大顆粒且顏色純正的寶石級金剛石。最近宣稱已研制出最大顆粒的寶石級金剛石為6克拉。此外,該公司還生產(chǎn)工業(yè)用人造金剛石應用于石油、電子、機械等工業(yè)領域,并規(guī)劃將成為全球擁有最大規(guī)模MPCVD反應裝置和全球最大的生產(chǎn)Ⅱa型高純度寶石級金剛石的企業(yè)。

3.7 托管金剛石公司(Custodiam)

是一家有名的比利時公司,專業(yè)生產(chǎn)多種超硬材料和各種金剛石制品積30余年之經(jīng)驗。值得注意的是近幾年它投放一款驚艷珠寶市場的新奇人造鉆石稱為黑鉆珠,其呈現(xiàn)的神奇的黑顏色,為寶石級人造金剛石所罕見。

縱觀寶石級人造金剛石的發(fā)展狀況,生產(chǎn)寶石級人造金剛石的方法不外乎HPHT法和CVD法, CVD金剛石開始出現(xiàn)在寶石級人造金剛石市場大約是10年前。由于CVD金剛石的生長過程可控,可生長出高純度無色而且大于1克拉的單晶,生產(chǎn)成本比HPHT法經(jīng)濟。而HPHT法的生產(chǎn)周期較短,但粒度較小,且成品率不是很高,要生產(chǎn)出較大顆的寶石級金剛石十分困難,延長合成周期又往往會導致合成失敗。

無論是工業(yè)用人造金剛石還是寶石級人造金剛石,目前市場都供不應求。因為具有相當生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)為數(shù)不多,而且現(xiàn)有的生產(chǎn)技術方法均有其局限性。2007年成立的美國Centaurus Diamond Technologies公司的創(chuàng)始人Al Snaper最近申請到一項關于生產(chǎn)人造金剛石的全球方法的專利,用于大批量生產(chǎn)人造金剛石,其生產(chǎn)速度有可能比現(xiàn)有方法快得多。該專利已于2010年發(fā)布,專利項目為“(Synthesis of diamond by extraction of a pulse derived from the abrupt collapse of a magnetic field),簡稱為Magnatek法。其基本原理是采用由磁場突然崩潰產(chǎn)生的壓力將含碳材料轉化為金剛石。實驗證明這種方法是可行的,使用這種方法已經(jīng)合成出不同粒度、不同質量和不同顏色的人造金剛石。目前該公司仍在不斷完善這種方法以期盡早設計出原型裝置。

目前全球鉆石珠寶市場需求約620億美元,其中人造鉆石需求約62億美元,天然鉆石需求為558億美元。寶石級人造金剛石行業(yè)未來發(fā)展前景可觀。

4 紀念品鉆石發(fā)展狀況

顧名思義,紀念品鉆石是指具有某種紀念意義的人工合成鉆石,大約在2009年首先由生命寶石(Life Gem)公司在實驗室合成。它是用人的毛發(fā)經(jīng)熱處理分離出碳,也可用人或動物骨灰制成顆料或氣態(tài)碳,加入其它元素,經(jīng)過鹵素凈化后,即可用HPHT法生產(chǎn)出紀念品鉆石。成品通常由美國寶石學會(GIA)或英國伯明翰鑒定所(Birmingha Assay Offiee)進行鑒定分級。目前紀念品鉆石已流行于美國、英國、瑞士、荷蘭、日本等許多國家。全球從事生產(chǎn)紀念品鉆石并提供服務的公司至少有9家,其中較著名的是:

4.1 生命寶石公司(Life Gem)

是一家美國公司,前身為國際研究與復元公司(International Researoh&Recovery Corporation),成立于2001年。2005年在英國設立分公司從事生產(chǎn)紀念品鉆石。據(jù)該公司稱,從一個人的骨灰中可提取足夠的純碳用以合成出50顆紀念品鉆石,每顆重量可達1克拉。一般重為0.20至0.29克拉的紀念品鉆石價格為3499美元,而0.90至0.99克拉的價格為19999美元。目前可制出的紀念品鉆石最大為1.5克拉。該公司自成立以來已為5000個以上喪事家庭提供服務。此外,也可為死去的寵物提供紀念品鉆石服務。通常紀念品鉆石大多制成項鏈吊墜或戒指隨身佩戴以示對已故親人或寵物的懷念。

4.2 新時代金剛石公司(New Age Diamonds)

是俄羅斯最大的人造金剛石生產(chǎn)企業(yè),其業(yè)務范圍涉及工業(yè)用人造金剛石和珠寶行業(yè)用的寶石級人造金剛石。2006年該公司又向市場投入一項人造金剛石專利產(chǎn)品稱為YPD(“你的個人鉆石”),即采用人或動物毛發(fā)為原料合成的個性化鉆石。經(jīng)鑒定其元素、化學與物理學性質與天然鉆石無異,可具有黃、綠或深紅色。這種紀念品鉆石可滿足喪事家庭或墓園和火葬場紀念性服務之需,也可作為家庭寵物如狗、貓等的配飾。由于毛發(fā)結構的特殊性、它含有其些微量元素和遺傳密碼,可視為一定的個體密碼信息,因此用它作為原料合成紀念品鉆石就意味著該鉆石與某個體之間存在的關系,所以在珠寶市場上作為結婚禮物或一種特殊意義的禮物很受人們青昧。

5 人造金剛石未來發(fā)展趨勢

綜觀國際人造金剛石行業(yè)的近期發(fā)展態(tài)勢,人造金剛石未來的發(fā)展很可能趨向于:

5.1 提升現(xiàn)有人造金剛石已知的極致性能

當今世界的科學技術發(fā)展日新月異,人造金剛石作為一種功能材料,它的現(xiàn)有性能遠未能滿足科學技術研究與科學技術發(fā)展之需。

5.2 研發(fā)新型人造金剛石以填補稀有天然金剛石類型

在天然金剛石中有某些類型金剛石的性能對某些科學技術的發(fā)展至關重要,但由于資源奇缺因而妨礙著學科技術的進步。例如Ⅱa型金剛石,幾乎不含化學雜質,可說是純度最高的金剛石類型,在天然金剛石中其產(chǎn)量還不到2%。

5.3 研究發(fā)掘金剛石的未知極致性能

金剛石的發(fā)現(xiàn)至今雖已有數(shù)千年歷史,但由于人類認知能力和檢測技術手段的局限性,金剛石的極致性能并未完全獲得開發(fā)利用。例如潛在熱學性能與半導體性能很可能會在探測原始“引力波”方面發(fā)揮作用因而在研究解開宇宙大爆炸之謎中作出重大貢獻。

5.4 研究探索新型超重金剛石材料

類金剛石碳(DLC)是一種無定型碳材料,具有某些典型的金剛石性質。通常作為鍍膜來應用,可賦予其它材料某些特異性能。在類金剛石碳中,硬度最大而表面最光滑的是四面體非晶碳,即ta-c。據(jù)報道,在普通304不銹鋼表面鍍上一層只有2μm厚的tac膜,可使抗磨損性能大為提高,使用壽命可從一周延長至85年。近些年在歐盟市場上類金剛石碳膜的銷售額達3千萬歐元。

據(jù)美國“科學日報”報道,斯坦福大學的研究人員在超高壓力下研制出一種超硬非晶質金剛石,無金剛石的結晶結構,但具有碳一樣輕的特性。

金剛石是自然界已知的硬度最大的物質,就技術而言,硬度是決定材料應用價值的重要性質之一。在金剛石晶體結構中摻入某種元素可以改變其性質,采用化學計量法求得理想的配比就有可能探索出新型的超硬材料。

Recent Development Trend of International Synthetic Diamond Industry

TAN Yao-lin
(China Nonferrous Metal(Guilin)Geology And Mining Co.,Ltd,Guilin,Guangxi,China 541004)

The application of synthetic diamond has developed from the industrial circle into the jewelry industry and then into souvenir diamond serving for funeral or as special gifts.This article elaborates the latest development of industrial synthetic diamond,gem quality synthetic diamond and souvenir diamond as well as latest application of the industrial synthetic diamond in high-tech and the industrial sectors.The current developmental level of the technology of industrial synthetic diamond,gem quality synthetic diamond and souvenir diamond and the future development trend of the synthetic diamond are fully reflected in this article.Besides,this article gives a brief introduction to the development of the major producer of industrial synthetic diamond,gem quality synthetic diamond and souvenir diamond in the world.

synthetic diamond;gem quality;application area;developmental level of the technology;development trend;producer

TQ164

A

1673-1433(2014)04-0034-06

2014-06-15

談耀麟(1936-),男,高級工程師,長期從事超硬材料方面的科研和情報工作。