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人工合成金剛石發(fā)展現(xiàn)狀分析
作者:佚名 發(fā)布時(shí)間:2022-01-10 08:59:33 瀏覽:777

  人工合成金剛石主要生產(chǎn)國(guó)目前世界上能夠生產(chǎn)人造金剛石國(guó)家有二十幾個(gè):美國(guó)、英國(guó)、國(guó)、愛(ài)爾蘭、俄羅斯、烏克蘭、瑞典、韓國(guó)、日本、法國(guó)、白俄羅斯、烏茲別克、德國(guó)等等,我們估計(jì),世界人造金剛石現(xiàn)今年產(chǎn)量突破30億克拉,其國(guó)年產(chǎn)量有20億克拉之多,為世界人造金剛石生產(chǎn)超級(jí)大國(guó),、低端產(chǎn)品產(chǎn)量屬世界之最,其價(jià)格之低也世界之最。而CE公司(年產(chǎn)1。6億克拉)、DeBeers公司(年產(chǎn)2億克拉左右)、韓國(guó)日進(jìn)公司為6000-8000萬(wàn)克拉,這些公司產(chǎn)品均為高端產(chǎn)品。

  1954年12月8日,紐約州斯克內(nèi)克塔迪美國(guó)GE(通用電器)公司研究發(fā)展心科學(xué)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(cè)試方面種種困難而達(dá)到了這一轉(zhuǎn)變條件,成功地為石墨含碳物質(zhì)金屬熔體合成金剛石,做出了劃時(shí)代貢獻(xiàn)。1958年,人工合成金剛石投入商業(yè)生產(chǎn)。從此人工合成金剛石產(chǎn)量逐漸超過(guò)了天然金剛石產(chǎn)量。美國(guó)通用電氣公司合成工業(yè)金剛石后,又花了15年時(shí)間,到1970年,宣告寶石級(jí)金剛石合成工藝成功。1971年公布了晶種溫梯法詳細(xì)工藝。據(jù)稱(chēng),只生產(chǎn)出重量分別為0。30ct、0。31ct、0。39ct三粒透明金剛石,代價(jià)之昂貴,無(wú)法與天然金剛石相匹敵。1986年,前蘇聯(lián)對(duì)外機(jī)構(gòu)宣布,蘇聯(lián)科學(xué)院高溫高壓下合成一顆重達(dá)9988ct特大金剛石晶體,生成溫度比太陽(yáng)表面溫度還要高。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(shí)內(nèi)制出1ct金剛石晶體;180小時(shí)內(nèi)合成5ct金剛石晶簇,最大單晶為11。14ct,最大長(zhǎng)度為16mm,晶體呈立方體(100)八面體(111)為主聚形。

  這些金剛石一般呈黃色或棕黃色;無(wú)解理裂紋;適于進(jìn)行寶石刻面,也可用于拉絲模,切削刀具,輻射探測(cè)器等。1987年,“金剛石薄膜”世界上興起,國(guó)外文獻(xiàn)發(fā)表生長(zhǎng)金剛石膜方法有幾十種之多。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái),膜生長(zhǎng)速率、沉積面積結(jié)構(gòu)性質(zhì)已逐步達(dá)到可應(yīng)用程度。研究證實(shí),高質(zhì)量CVD金剛石多晶膜硬度、導(dǎo)熱、密度、彈性(以楊氏膜量表征)透光物理性質(zhì)已達(dá)到或接近天然金剛石,并且金剛石膜具有與單晶金剛石幾乎相同性能,但它連續(xù)性材料,從而解決了尺寸問(wèn)題。

  人工合成金剛石經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景世界上人造金剛石不僅產(chǎn)量上,而且某些性能上已超過(guò)天然金剛石。當(dāng)今人造金剛石已基本形成一個(gè)完整系列,作為工程材料完全可以滿(mǎn)足各工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)θ嗽旖饎偸岢鲂枨?,促進(jìn)了機(jī)械加工技術(shù)、地質(zhì)石油鉆探技術(shù)、石材加工技術(shù)等發(fā)生變革性變化?,F(xiàn)正向功能材料應(yīng)用方面努力。金剛石薄膜一個(gè)大有發(fā)展前途新型功能薄膜材料,它發(fā)展歷程很短,理論研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用擴(kuò)展方面還很不完善,不系統(tǒng),還有更多、更深、更廣研究,產(chǎn)業(yè)規(guī)?;€有一段較長(zhǎng)路要走。但它優(yōu)異性能、廣泛應(yīng)用前景必將吸引更多科技工作者努力去研究開(kāi)拓。

  作為21世紀(jì)新型功能材料金剛石薄膜,隨著研究工作與應(yīng)用開(kāi)拓不斷深入,不遠(yuǎn)將來(lái),金剛石薄膜功能必將各個(gè)重要領(lǐng)域,其經(jīng)濟(jì)前景必遠(yuǎn)大。納米金剛石拓寬了傳統(tǒng)意義上金剛石應(yīng)用領(lǐng)域,但畢竟納米金剛石應(yīng)用才起步,合成出性能優(yōu)異分散劑,設(shè)計(jì)出高效分散方法,提高分散后納米顆粒穩(wěn)定性均勻性,成為納米金剛石應(yīng)用關(guān)鍵,隨著時(shí)間推移,必將結(jié)出更為豐碩果實(shí)。隨著對(duì)納米金剛石小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)深入研究,納米金剛石應(yīng)用前景更為廣闊。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,金剛石合成技術(shù)更趨全面、更趨完整,本世紀(jì)必將工業(yè)、商用、軍事、教育、娛樂(lè)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越寬,對(duì)工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新貢獻(xiàn)將越來(lái)越大,所有這些充分顯示了金剛石科學(xué)研究事業(yè),潛應(yīng)用前景,將像金剛石一樣絢麗多彩。