提起金剛石的用途，我們想到的應(yīng)該就是做磨具。其實，它的應(yīng)用非常廣泛，磨友們，趕快來看一看吧~
1.金剛石膜應(yīng)用于水處理新技術(shù)中
2008年6月，西班牙城市薩拉戈薩(Zaragoza)舉辦了主題為“水與可持續(xù)發(fā)展”的世界博覽會。德國展示了其可持續(xù)的水處理創(chuàng)新和創(chuàng)意。他們使用金剛石薄膜電極凈化飲用水，參觀者可以通過一個曲柄發(fā)電機啟動（Condias公司的一項技術(shù)），一個火花點燃金剛石電極，氧化過程開始，凈化過程由此啟動。利用電極去水中有害的有機物質(zhì)，完全不使用任何化學(xué)物質(zhì)。這種方法有效地避免了飲用水中諸如殺蟲劑或藥物殘留等不受歡迎的物質(zhì)。專家認(rèn)為這是一種大有前途的創(chuàng)新方法。
2.鉆石有望成為有史以來最強洗衣粉
這是一項由英國工程和自然科學(xué)研究委員會以及寶潔集團(tuán)發(fā)起，華威大學(xué)和阿斯頓大學(xué)多方共同合作的研究成果。華威大學(xué)的Andrew Marsh博士表示：“每年消費者都需要將自己的衣服在60到90攝氏的水中洗大約80次，只為去掉衣服上的油脂。我們的研究可以讓人們即使用冷水洗衣服也能輕松解決油脂問題。即使在低至15攝氏度的水溫中，這些納米級別的鉆石也將輕松洗去油脂。其物理化學(xué)原理可以為未來的研究打下堅實的基礎(chǔ)”。
除了用作裝飾點綴，鉆石也許很快就將具備另一種技能——洗衣服，成為名副其實的主婦之友。英國科學(xué)家日前發(fā)現(xiàn)，在洗衣粉中加入一些鉆石粒子(一粒鉆石納米粒子的直徑大概是你頭發(fā)直徑的十萬分之一)，其去污效果會提升數(shù)倍，改良后的洗衣粉對頑固污漬尤其是油漬特有效。研究人員相信這個發(fā)現(xiàn)有助于解決洗衣服時煩人的油漬問題——至少比你重新買一件衣服要便宜。
3.金剛石進(jìn)軍全球水射流切割領(lǐng)域
當(dāng)水刀切割應(yīng)用發(fā)生大幅增長時，用戶在提高設(shè)備生產(chǎn)率以及縮短更換零件時間方面提出了更高要求，這就推動了金剛石水切刀的發(fā)展。高壓水切割技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用非常廣泛，它可用于切割巧克力、鋼材、紙張、塑料、木材、花崗巖等各種材料。其應(yīng)用的增長源于它的快捷、靈活、精確、綠色、高性價比等優(yōu)勢。
與藍(lán)寶石相比，金剛石刀頭的使用壽命可延長15至20倍。實驗證實，通過在3500帕壓強下使用純凈水加工1000小時后，水射流切割質(zhì)量以及水用量二者基本無變化。同樣地，帶有磨料的水切割實驗在進(jìn)行10萬個周期實驗之后，其水切割質(zhì)量和水用量二者也沒有什么變化。
4.火災(zāi)探測系統(tǒng)中使用金剛石紫外傳感器
傳統(tǒng)傳感器是通過探測火情早期發(fā)展階段的熱和煙來報警的，不同于傳統(tǒng)傳感器的是，這種新型的紫外線探測型火災(zāi)傳感器用的是一種全新的技術(shù)，這種技術(shù)在火情發(fā)展到發(fā)熱和冒煙的危險階段之前就能迅速發(fā)現(xiàn)火情。
這種新的探測系統(tǒng)由一個傳感器和一個報警裝置組成，這種系統(tǒng)的紫外光敏器使用了由NIMS公司特為此開發(fā)的人造金剛石薄膜窗口材料。另外，這種新的探測系統(tǒng)不僅比傳統(tǒng)傳感器有更迅速的反應(yīng)時間，而且在能量消耗和尺寸大小方面均有優(yōu)勢。
這種金剛石紫外傳感器只需要一節(jié)9V的干電池就能運轉(zhuǎn)，而且金剛石紫外光敏器件使用壽命長，能量消耗低。通過比較可知，傳統(tǒng)的火災(zāi)探測系統(tǒng)使用真空電子管光電電池，其正常運轉(zhuǎn)需一個300V以上的電壓，因此該裝置能量消耗很大。此外，傳統(tǒng)傳感器尺寸大并容易被撞壞，相反，新型金剛石紫外傳感裝置結(jié)構(gòu)緊湊(8×5mm)，并有好的抗沖擊性。
5.金剛石刀具新?lián)Q代，打造“精密機械之王”
新型光柵刻劃機性能優(yōu)越，最大刻劃面積達(dá)400mm×500mm，最大刻線密度為6000線/mm，均為國際一流水平。該精密機械系統(tǒng)還將包括采用完全符合“阿貝原則”的多層臺結(jié)構(gòu)、承重兼導(dǎo)向一體式石英刀架導(dǎo)軌、金剛石刀具的中途連續(xù)切換技術(shù)以及實現(xiàn)連續(xù)運行與間歇刻劃相結(jié)合的獨特工作方式等多個創(chuàng)新點。
說起被稱為“精密機械之王”的光柵刻劃機，很多人覺得很陌生，認(rèn)為離自己生活很遠(yuǎn)，其實大到空間探測，小到血糖化驗，都少不了光柵發(fā)揮作用，而光柵刻劃機就是制造光柵的工作母機。
光柵光譜儀核心元件，只有擁有了新光柵技術(shù)，才能催生新光譜儀器，推動整個光譜儀器行業(yè)快速發(fā)展。研制大型高精度衍射光柵刻劃機將大幅度提升我國光柵制造水平，促進(jìn)光譜儀器產(chǎn)業(yè)及光譜測試技術(shù)快速發(fā)展，提升我國精密機械制造行業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
6.金剛石在微創(chuàng)手術(shù)中的應(yīng)用
中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院介入治療中心首次采用冠狀動脈旋磨儀成功治愈兩名“瓷器”冠心病患者，兩名病友對醫(yī)生樹起大姆指感激道：“你們真是了不起，真是有了金剛鉆，不怕瓷器活”。
冠狀動脈旋轉(zhuǎn)磨術(shù)是微創(chuàng)手術(shù)的一種。這種手術(shù)是通過將一根帶有金剛石磨頭的導(dǎo)管送到患者心臟冠狀動脈鈣化的部分，磨頭以十幾萬轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速將鈣化部分磨掉，鈣化碎屑比紅細(xì)胞還小，碎屑將隨著全身血液的流動而逐漸被清除，為患者心肌的血流打通了通道。
7. 金剛石成為飛機制造商的好朋友
碳纖維塑料(CFRP)已經(jīng)成為航天工業(yè)不可缺少的材料，作為一種重量極輕的替代材料，在某些呈增長趨勢的應(yīng)用中，它們的地位已經(jīng)居于鋁之上，但是對材料進(jìn)行機械加工時需要大量的工具。使用多層金剛石涂層，用戶對于這種具有高度磨蝕作用的材料進(jìn)行經(jīng)濟的加工，同樣能夠獲得理想的效果。
用于工業(yè)生產(chǎn)的，大量使用的金剛石涂層，是根據(jù)客戶和具體的應(yīng)用而構(gòu)建的，因為每個工具制造商，對于其工具的性能都有自己的要求。只有通過高品質(zhì)和完美適合的金剛石涂層，才能實現(xiàn)要求的工具使用壽命或進(jìn)給速度。與無涂層的工具相比，在某些應(yīng)用中，以這種方式，性能有可能提高500%以上。例如，使用無涂層的工具可以鉆90個孔，使用沒有故障的有涂層工具卻可鉆500個孔。使用金剛石涂層，甚至飛機制造商要求的高達(dá)H8級的高公差也可以實現(xiàn)。
金剛石涂層是精心開發(fā)的鉆孔或銑削工具最理想的涂層，因此在完整的工具“概念”中，它是一個重要組成部分，或換句話說：“金剛石涂層是飛機制造商最好的朋友”。
8.金剛石被認(rèn)為是最適合做抗菌櫥柜臺面的材料之一
臺面是櫥柜的重要構(gòu)成部分，臺面的抗污能力、硬度、耐配酸堿度等特性直接影響到櫥柜的美觀和穩(wěn)定性，金剛石因各項性能指標(biāo)優(yōu)異而被公認(rèn)為最適合做臺面的材料之一。捷西公司成功開發(fā)出新一代抗菌金剛石臺面。
開發(fā)的新金剛石臺面不僅結(jié)合了之前人造臺面的全部優(yōu)點，而且表面色彩更亮、光浩潔度更佳，開裂幾率幾乎為零，相比人造臺面，更具有硬度大、耐高溫、耐酸堿、環(huán)保無毒害的優(yōu)越特性。
新型金剛石臺面石英含量高達(dá)93%，石英晶體是自然界中硬度僅次于鉆石的天然礦物，其表面硬度可高達(dá)巴氏81以上，遠(yuǎn)大于廚房中所使用的刀、鏟等利器，不會被刮傷。煤氣爐、油鍋等產(chǎn)生的熱量也不會對金剛石表面產(chǎn)生任何直接傷害，具有其他臺面無法比擬的耐高溫特性，令其避免了因高溫而造成的凹痕、焦斑等現(xiàn)象。
金剛石是表里如一，致密無孔的復(fù)合材料，其石英表面對廚房中的酸堿等有優(yōu)秀的抗腐蝕能力，日常使用的醬油、醋等有色液體物質(zhì)不會滲進(jìn)臺面內(nèi)部。日常的清潔只須用清水沖洗即可，即使經(jīng)過長時間的使用，其表面亦同新裝臺面一樣亮麗，無需維護(hù)和保養(yǎng)。
9.人造金剛石應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全通信系統(tǒng)之中
竊聽一直是全球性的經(jīng)濟問題，每年都會造成巨大的財政損失。解決這一問題的方法是切斷所有可能被截取信息的通道。澳大利亞墨爾大學(xué)的物理學(xué)教授Shane Huntingdon發(fā)明了一種技術(shù)，即利用人造金剛石解決通信系統(tǒng)的安全問題。這套系統(tǒng)并不能阻止罪犯侵入通信網(wǎng)絡(luò)，但是一旦有竊聽者入侵，網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶都能立即知道有侵入者，迅速做出反應(yīng)，選擇其它通道傳輸信息。這對現(xiàn)有的安全系統(tǒng)是一個極大的改進(jìn)。
這項技術(shù)的關(guān)鍵是量子密碼技術(shù)，它利用光纖傳輸信息時，每次只傳輸一個光子。人造金剛石可以生長出一些缺陷，滿足這種單光子要求。因為量子態(tài)不能復(fù)制，所以用戶立刻知道是否有人在竊聽信息。
10.金剛石用于反應(yīng)堆的墻體材料
ITER計劃是當(dāng)今世界科技界為解決人類未來能源問題而展開的重大國際合作計劃。其目標(biāo)是發(fā)展無污染且對全球變暖問題無影響的核能源。
由于金剛石對下一代核反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱量具有獨一無二的承受能力，因此蘇格蘭愛丁堡的赫瑞瓦特大學(xué)將帶有金剛石涂層的基體選作反應(yīng)堆的墻體材料。此外，金剛石的抗軸輻射能力以及它在氫等離子體環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性也是金剛石成為被選擇材料的重要原因。
“我們相信，我們正在進(jìn)入一個金剛石性能被挖掘的時代，并且金剛石將會成為越來越多領(lǐng)域中的不二選擇”，美國SP3公司的Dwain Aidala如是說，“我們的650型熱絲法CVD金剛石沉積設(shè)備，得以采納的主要原因是由于它能夠?qū)崿F(xiàn)大面積且低成本地沉積金剛石薄膜，沉積厚度可以根據(jù)需要在200nm和50μm之間選擇，直徑達(dá)300mm。”
11.納米金剛石可用于輸送腦瘤化療藥物
加州大學(xué)瓊森綜合癌癥中心的研究人員，研發(fā)出一種創(chuàng)新性藥物輸送系統(tǒng)，利用納米金剛石的微小顆粒來輸送化療藥物，且達(dá)腦部腫瘤處。該新型治療方法能有效地殺死癌細(xì)胞，并比現(xiàn)有治療方法副作用發(fā)生機率低。
阿霉素是一種常見的化療劑。直接注射進(jìn)腫瘤處時，擔(dān)當(dāng)藥物來治療腫瘤。加州大學(xué)牙科學(xué)院迪安讓阿霉素分子附在納米金剛石表面，創(chuàng)造出一種化合物ND-DOX。
研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤的ND-DOX水一直保持穩(wěn)定超過單獨注射阿霉素，顯示出附著在納米金剛石上的阿霉素進(jìn)入到腫瘤中且保留時間更長。還發(fā)現(xiàn)，ND-DOX能增加癌細(xì)胞的死亡，且減少神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞存活性。
研究第一次顯示出ND-DOX運輸有限量的阿霉素，分散在腫瘤外部。這一運輸方式減少了毒副作用，并確保藥物在腫瘤處的時間更長，增加藥物殺死腫瘤的有效性，而不影響周邊的組織。
12.用于HTC金剛石地面清潔系統(tǒng)
HTC金剛石地面清潔系統(tǒng)(Diamond Cleaning System，DCS)是一種全新的地面處理和維護(hù)技術(shù)，它采用微粒金剛石技術(shù)，用機械方式來進(jìn)行。金剛石地面清潔技術(shù)共有兩個系統(tǒng)，分別叫做Twister和Hybrid，兩種體系都是HTC生態(tài)友好型的清潔革新技術(shù)的一部分。
Twister是一種革新清潔系統(tǒng)，由一系列盤式清潔墊所組成，每個清潔墊均植入數(shù)以億計的微細(xì)金剛石顆粒并經(jīng)固化處理，從而可以使用機械方式而非傳統(tǒng)使用化學(xué)清潔劑的方式對地面進(jìn)行清潔和拋光。
Hybrid體系為受損、磨損嚴(yán)重的天然石材和水磨石面帶來新生。其易于使用，對環(huán)境友好，是一種消除瑕疵、刮痕和橙皮狀缺陷的有效工具，只需使用一般的地面清潔機械和水即可。
13.金剛石刀具用于瞄準(zhǔn)微電子的加工
美國西密歇根大學(xué)的John Patten博士開發(fā)了一種稱為“μ-LAM”的微激光輔助加工技術(shù)，該方法將激光與金剛石刀具結(jié)合起來，對硅半導(dǎo)體和陶瓷材料進(jìn)行加熱軟化和切削加工。
“μ-LAM”加工裝置集成了一種紅外光纖激光(波長范圍1000～1500nm)，汾激光束通過一個具有很高光學(xué)清晰度的單點金剛石刀具照射到工件上，將工件材料加熱到600℃以上，刀尖圓弧半徑為5μm～5mm的金剛石刀具通過環(huán)氧樹脂粘接(適用于毫瓦級激光功率的加工)或焊接/釬焊(適用于1瓦或更大激光功率的加工)的方式，連接到裝在鎢或硬質(zhì)合金殼體中的激光器上。
Patten說，μ-LAM加工技術(shù)還可以削減加工時間和加工成本，并獲得非常光滑的光學(xué)表面。“采用常規(guī)方法時，如果想要制造一個光學(xué)元件(如反射鏡)，通常需要從澆鑄工件毛坯開始，然后進(jìn)行一系列加工步驟：粗磨、精磨、研磨，才能最終成形。而我們的加工方法取代了原來的一系列工序，在CNC數(shù)控機床上用單點金剛石刀具進(jìn)行切削，并且也能得到很好的表面粗糙度(Ra1～10nm)。”
Patten表示“我們最初的目標(biāo)是瞄準(zhǔn)光學(xué)和半導(dǎo)體行業(yè)，但現(xiàn)在看來，可能其大部分應(yīng)用將在高能、高溫微電子設(shè)備上。在半導(dǎo)體行業(yè)中，硅片是芯片和集成電路的載體，在溫度較高的工作條件下，人們就會使用碳化硅。因此，現(xiàn)在我們的全部精力幾乎都集中在碳化硅的加工上”。
14.CVD金剛石用于新型電火花加工電極
在電火花加工中，工具電極是一項非常重要的因素，電極材料的性能將影響電極的電火花加工性能，如材料去除率、工具損耗率、工件表面質(zhì)量等，因此，正確選擇電極材料對于電火花加工至關(guān)重要。
K/Suzuki等研究了用導(dǎo)電的CVD金剛石厚膜(0.5mm)作為電極材料進(jìn)行電火花加工。這種CVD金剛石在CVD過程中通過摻雜硼而具有導(dǎo)電性，其電阻小，導(dǎo)熱系數(shù)高，對電火花加工時油類工作介質(zhì)中析出的碳有很強的吸附能力。試驗表明，在一定的加工條件下，CVD金剛石電極可達(dá)到很高的材料去除率，而電極損耗幾乎為零，尤其是它在無法采用Cu或石墨電極的高電流密度下進(jìn)行加工。
15.人造單晶金剛石應(yīng)用于激光微加孔技術(shù)中
近年來，集成電路產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，也幫助了相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是上游基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。作為集成電路，大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵材料，隨著集成電路及半導(dǎo)體器件向封裝多引線化、高集成度和小型化發(fā)展，鍵合金絲的技術(shù)指標(biāo)也越來越高，高純度、高溫、超細(xì)、超長的絲材需求量迅速大大增加。人造單晶金剛石是集成電路引線模具理想的材料，研究和開發(fā)單晶金剛石集成電路精密引線模具是全世界科技工作者的重要任務(wù)。
張勤儉等的研究指出：激光微打孔技術(shù)是人造單晶金剛石集成電路引線模具加工的重要方法，采用傳統(tǒng)的激光數(shù)控打孔模型很難達(dá)到精確的孔徑。我們提出的控制工件旋轉(zhuǎn)速度和激光脈沖能量進(jìn)行激光打孔的新模型是有效的。
采用新的數(shù)控模型對集成電路引線模具進(jìn)行激光打孔，孔型精度大大提高，可以得到3.5μm的孔徑。
16.用做耐磨金剛石涂層
美國SP3公司可提供從表面粗糙度低于10nm的超光滑納米晶金剛石到表面粗糙度達(dá)10μm以上的可控微米晶產(chǎn)品，可理想的應(yīng)用在耐磨表面包括密封及軸承等場合，微米晶金剛石薄膜則非常適合應(yīng)用在化學(xué)機械拋光領(lǐng)域。這兩種CVD金剛石薄膜產(chǎn)品均適用在條件惡劣以及對環(huán)境有苛刻要求的場合，它們表現(xiàn)出的高硬度、低摩擦系數(shù)、高耐磨性以及出色熱導(dǎo)率超過其它任何材料。
當(dāng)前，晶圓制造業(yè)正向著22nm以及高腐蝕磨料(包括銅和鎢)加工環(huán)境下的更小幾何尺寸方向發(fā)展，而粗糙度可控的金剛石正在發(fā)展成為一種用于化學(xué)機械拋光的新型材料。、
17.在鉭噴絲頭表面覆加金剛石膜
噴絲頭是化纖紡織上的關(guān)鍵部件，其性能好壞將影響到紡絲質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本等多項經(jīng)濟指標(biāo)。一般情況下，噴絲頭的材質(zhì)應(yīng)符合以下幾個要求：
(1) 機械加工性能好;
(2) 耐腐蝕性能好，能承受酸堿環(huán)境的腐蝕;
(3) 有足夠的強度和硬度，能承受一定的沖擊和工作壓力，且在紡絲過程中不易變形;
(4) 成本低。
化纖行業(yè)用噴絲頭過去一直用金鉑合金，制造成本太高，現(xiàn)在人們嘗試著用相對價廉的鉭來代替金鉑合金制作噴絲頭。鉭噴絲頭面臨以下兩個問題：
(1) 提高其硬度，防止變形所造成的噴絲頭報廢;
(2) 提高其在堿性工作條件下的耐腐蝕能力。
對鉭襯底進(jìn)行碳化處理有助于提高金剛石薄膜在其表面的附著力，從而使金剛石薄膜能成功地沉積于鉭噴絲頭表面。
通過改變熱絲CVD的工藝參數(shù)可在鉭噴絲頭表面得到不同粒徑的金剛石薄膜。
所制備出的成品金剛石薄膜鉭噴絲頭，其可紡性能及紡絲質(zhì)量都達(dá)到或超過傳統(tǒng)噴絲頭，完全可以取代金鉑噴絲頭，從而大幅度降低生產(chǎn)成本，同時，金剛石薄膜粒徑的減小對噴絲頭表面的硬度及紡絲質(zhì)量有著有利影響。