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       央廣網北京9月16日消息（總臺中國之聲記者富賾）據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞超鏈接》報道，近日，可年產70萬克拉金剛石的國內最大CVD金剛石生產基地在河南鄭州開建。上世紀50年代，我國在人造金剛石領域還是一片空白，主要依賴進口，而如今，我國金剛石產量已經突破200億克拉，占全球總產量的90%以上，實現跨越式發展。

       很多朋友對金剛石的第一印象，就是所謂的人造鉆石，天然鉆石和人造鉆石到底有什么區別？除了作為珠寶的觀賞價值之外，金剛石還有哪些我們意想不到的重要作用？手機鑲鉆，在未來可能成為常態？

       培育鉆石和天然鉆石有啥不一樣？

       鄭州三磨所功能金剛石事業部負責人吳曉磊介紹，從材料角度而言，培育鉆石和天然鉆石沒有任何區別，都是純碳構成的晶體，物理、化學和光學性質都相同。其區別在于形成的過程不同。

       天然鉆石的生長環境通常為1100℃~1600℃、壓力為5~8GPa，相當于在150~200公里深的地下，經過上億年的生長，最終由火山活動帶至地表被人類開采。而培育鉆石是通過人工模擬天然鉆石的生長環境培育出來的鉆石。如果說天然鉆石是自然條件下結成的冰塊，那培育鉆石就是冰箱里凍成的冰塊。

       天然鉆石和培育鉆石二者無法通過肉眼或簡單設備鑒別，必須借助精密儀器。但事實上，培育鉆石是真正的鉆石也早已得到了普遍承認。吳曉磊指出，早在2018年，美國聯邦貿易委員會就更改了沿用60余年的鉆石定義，將“天然”二字從鉆石定義中刪除，變相承認了培育鉆石也是真正的鉆石。

       天然鉆石一般從克拉重量（CARAT WEIGHT）、凈度（CLARITY）、色澤（COLOR）、切工（CUT）4個方面對鉆石產品進行評價鑒定，簡稱為鉆石的4C評價標準。曾經這一標準被天然鉆石獨享，目前也正接受來自培育鉆石的挑戰。并且培育鉆石不同于打鉆石“擦邊球”的莫桑鉆和鋯石等，而是與天然鉆石進行正大光明的正面競爭。

       實驗室里鉆石如何“生長”？

       吳曉磊介紹，目前培育鉆石有兩種技術路徑。一是傳統的高溫高壓法（HPHT），通過六面頂壓機，在1300℃、6GPa以上的高溫高壓環境下，以石墨為原材料，在催化劑的作用下將石墨轉化為鉆石原石。二是微波等離子體化學氣相沉淀法（MPCVD），在充滿氫氣和甲烷等含碳氣體的真空室內，用微波能量源將氣體電離成等離子態，碳原子向較冷、平坦的鉆石種子板擴散結晶，實現金剛石晶體的增長。

       方法不同，“生長”出來的鉆石品質也有差異。就目前技術而言，高溫高壓法適合于合成磨成品重量較小的培育鉆石，通常重量小于1.5克拉，合成單晶尺寸小于10mm，無法用于合成2~6英寸等大尺寸的光學材料和導熱材料。并且合成的單晶形狀不規則，由于催化劑的存在，雜質含量也偏高。而微波等離子體化學氣相沉積法則適合2克拉以上甚至20克拉的培育鉆石，單晶尺寸也大于10mm，形狀也較規則。并且由于輸入的氣體純度可控，雜質含量較少，可用來合成2~6英寸的金剛石光學材料和導熱材料。

       不同的技術路線也面臨不同的挑戰。高溫高壓法主要面對的是，如何加快大型化六面頂壓機的開發，以及如何快速突破新型的密封、傳壓介質、頂錘材料同步控制等相關技術，以開發更大或更小粒度金剛石單晶。而微波等離子體化學氣相沉積法存在的挑戰是如何快速研制出高可靠性的高功率MPCVD裝備，以及如何快速開發系列材料，加快金剛石功能化應用進程。

       “手機鑲鉆”不是夢

       俗話說：“沒有金剛鉆別攬瓷器活”，中間的金剛鉆指的就是金剛石。除了做成觀賞的飾品鉆石之外，小到門窗的玻璃切割，大到工業機床用的切磨拋工具，金剛石被廣泛應用于工業加工制作的各個領域，被稱為“工業牙齒”。

       除了利用金剛石超高硬度的力學性能制作成機床工具之外，利用優異的光學性能還可以制作成光學窗口材料，利用超高導熱性能則可制作成半導體散熱襯底材料。金剛石的熱導率能達到銅的5倍以上，未來隨著金剛石成本的降低，手機電腦中的散熱材料都可能用到金剛石，“手機鑲鉆”有機會成為常態。

       吳曉磊表示，我國在高溫高壓法合成金剛石領域具備領先的產業規模、產業鏈和技術等方面的優勢，在化學氣相沉淀、合成裝備、合成技術等方面也取得了一定進展，但在光學材料、導熱材料、電子金剛石等功能金剛石領域與國外還有一定的差距。目前我國的CVD金剛石生產基地正在建設，希望建成后能為生活和工業發展帶來更多的可能。