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人工合成金剛石發展現狀分析

  人工合成金剛石主要生產國目前世界上能夠生產人造金剛石國家有二十幾個:美國、英國、國、愛爾蘭、俄羅斯、烏克蘭、瑞典、韓國、日本、法國、白俄羅斯、烏茲別克、德國等等,AG官网平台估計,世界人造金剛石現今年產量突破30億克拉,其國年產量有20億克拉之多,為世界人造金剛石生產超級大國,、低端產品產量屬世界之最,其價格之低也世界之最。而CE公司(年產1。6億克拉)、DeBeers公司(年產2億克拉左右)、韓國日進公司為6000-8000萬克拉,這些公司產品均為高端產品。

  1954年12月8日,紐約州斯克內克塔迪美國GE(通用電器)公司研究發展心科學家本迪(F·P·Bundy)、霍爾(H·T·Hall)等人首先克服了高溫高壓工程、材料測試方麵種種困難而達到了這一轉變條件,成功地為石墨含碳物質金屬熔體合成金剛石,做出了劃時代貢獻。1958年,人工合成金剛石投入商業生產。從此人工合成金剛石產量逐漸超過了天然金剛石產量。美國通用電氣公司合成工業金剛石後,又花了15年時間,到1970年,宣告寶石級金剛石合成工藝成功。1971年公布了晶種溫梯法詳細工藝。據稱,隻生產出重量分別為0。30ct、0。31ct、0。39ct三粒透明金剛石,代價之昂貴,無法與天然金剛石相匹敵。1986年,前蘇聯對外機構宣布,蘇聯科學院高溫高壓下合成一顆重達9988ct特大金剛石晶體,生成溫度比太陽表麵溫度還要高。1987年,南非德比爾斯公司金剛石研究室利用高溫高壓法60小時內製出1ct金剛石晶體;180小時內合成5ct金剛石晶簇,最大單晶為11。14ct,最大長度為16mm,晶體呈立方體(100)八麵體(111)為主聚形。

  這些金剛石一般呈黃色或棕黃色;無解理裂紋;適於進行寶石刻麵,也可用於拉絲模,切削刀具,輻射探測器等。1987年,“金剛石薄膜”世界上興起,國外文獻發表生長金剛石膜方法有幾十種之多。進入20世紀80年代以來,膜生長速率、沉積麵積結構性質已逐步達到可應用程度。研究證實,高質量CVD金剛石多晶膜硬度、導熱、密度、彈性(以楊氏膜量表征)透光物理性質已達到或接近天然金剛石,並且金剛石膜具有與單晶金剛石幾乎相同性能,但它連續性材料,從而解決了尺寸問題。

  人工合成金剛石經濟發展前景世界上人造金剛石不僅產量上,而且某些性能上已超過天然金剛石。當今人造金剛石已基本形成一個完整係列,作為工程材料完全可以滿足各工業應用領域對人造金剛石所提出需求,促進了機械加工技術、地質石油鑽探技術、石材加工技術等發生變革性變化。現正向功能材料應用方麵努力。金剛石薄膜一個大有發展前途新型功能薄膜材料,它發展曆程很短,理論研究、技術開發、應用擴展方麵還很不完善,不係統,還有更多、更深、更廣研究,產業規模化還有一段較長路要走。但它優異性能、廣泛應用前景必將吸引更多科技工作者努力去研究開拓。

  作為21世紀新型功能材料金剛石薄膜,隨著研究工作與應用開拓不斷深入,不遠將來,金剛石薄膜功能必將各個重要領域,其經濟前景必遠大。納米金剛石拓寬了傳統意義上金剛石應用領域,但畢竟納米金剛石應用才起步,合成出性能優異分散劑,設計出高效分散方法,提高分散後納米顆粒穩定性均勻性,成為納米金剛石應用關鍵,隨著時間推移,必將結出更為豐碩果實。隨著對納米金剛石小尺寸效應、量子效應及宏觀量子隧道效應深入研究,納米金剛石應用前景更為廣闊。隨著科學技術發展,金剛石合成技術更趨全麵、更趨完整,本世紀必將工業、商用、軍事、教育、娛樂及醫學等領域發揮重要作用。應用領域將越來越寬,對工業技術創新貢獻將越來越大,所有這些充分顯示了金剛石科學研究事業,潛應用前景,將像金剛石一樣絢麗多彩。