中国科研团队人工合成超级钻石,为突破立方金刚石的应用局限提供了可能

2月12日,吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室、综合极端条件高压科学中心刘冰冰教授、姚明光教授团队联合中山大学朱升财教授等近日取得了重大突破,在Nature Materials上发布最新研究,发现再高温高压下石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径,并“首次"合成出高质量六方金刚石块材,发现其具有高出立方金刚石的极高硬度和良好的热稳定性。该成果不仅提供了一种纯相六方金刚石人工合成的有效途径,给出了其独立存在的有力证据,也为超硬材料和新型碳材料添加了性能更为优异的新成员,为突破立方金刚石的应用局限提供了可能。

华安证券认为,近年来,培育钻石凭借其环保、可持续性以及高性价比的优势,逐渐成为市场关注的焦点。中国已成为全球最大的人造钻石生产和加工基地,也是最重要的钻石批发市场。2023年,中国培育钻石行业需求量超900万克拉。在高端科技领域的应用,人造金刚石的应用日益广泛,涵盖了精密机械加工、半导体切割以及新兴的声、热、光、电等技术领域。以工业金刚石为原料的PCD刀具和微钻广泛应用于汽车、消费电子钢铁加工、航空航天等行业,满足了高端制造的精密需求。

培育钻石的低价优势及其与天然 钻石几乎无异的外观和物理特性,使其在消费市场上备受青睐。尤其在年轻消费者中,培育钻石逐渐超越传统婚恋用途,成为“悦己消 费”的主流趋势。80 后到 95 后的消费者对钻石的可持续性关注较 高,约75%倾向购买培育钻石。

在工业领域,培育钻石作为人造金 刚石,广泛应用于切割、磨削、钻孔等工艺中,特别是在石材、金属 和玻璃等硬质材料的加工中占据主流地位。随着中国城市化进程的加 速,建筑行业的需求增长,培育钻石工具在建筑领域的应用也将进一 步扩大。

在高端科技领域,培育钻石的应用潜力巨大,尤其在散热技 术和量子计算领域。金刚石具备超强硬度、耐高温、优良的热导率和 电子迁移率,成为新型半导体材料,广泛应用于高功率、高频率电子设备的散热中。Akash Systems 提出的金刚石散热GPU技术,利用金刚石导热性能超出铜五倍的特点,大幅提升电子设备的工作效率。

此外,金刚石在量子计算领域也展现出巨大潜力,特别是在氮-空位中心(NV 中心)的应用,这一技术突破了传统硅基量子芯片对低温 环境的依赖,成为未来量子计算机的重要材料。华为近年来在金刚石 散热技术领域取得了重要进展,相关专利涉及基于金刚石的复合导热 材料,用于解决现代芯片的散热问题。

随着技术的不断突破,培育钻石在高端科技领域的应用将持续扩展,特别是在半导体、量子计算和军事技术等前沿领域,未来有望发挥重要作用。钻石行业的快速发展促使企业在超硬材料、培育钻石及其应用领域展开技术创新,推动了行业的技术进步。

责任编辑:栎树
      
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