去年12月的時(shí)候，美國能源部曾經(jīng)宣布了一項(xiàng)極具突破性的實(shí)驗(yàn)成果：加州勞倫斯利佛摩國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）科學(xué)家采用“慣性約束聚變”方法，在核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)“聚變點(diǎn)火”，并且首次獲得了“能量凈增益”（Net Energy Gain）。

       什么是“凈增益”？說得通俗一點(diǎn)，就是通過核聚變反應(yīng)“制造更多的能量”。

▲ 核聚變反應(yīng)原理圖，紅色為質(zhì)子，藍(lán)色為中子

       在追求無限的“零碳能源”方面，美國的這項(xiàng)技術(shù)突破無疑具有“從0到1”的重大意義。媒體是這樣描述當(dāng)時(shí)的場景的：

“192束高能激光同時(shí)射向一個(gè)裝有微小膠囊的圓柱體，爆發(fā)出巨大的溫度和壓力。”

       當(dāng)時(shí)咱們國內(nèi)的一些專業(yè)媒體也有過相關(guān)的報(bào)道，其中也不乏一些爭議，如192臺激光器耗能巨大、磁約束是否優(yōu)于慣性約束等等，有興趣的伙伴可以自行搜索。

       盡管存在爭議，但此次事件依舊在業(yè)界引起了高度關(guān)注。近日媒體在重提該實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，著重講了那一顆顆至關(guān)重要的、用CVD金剛石制造的“燃料膠囊”。

▲ 左:“膠囊”放大圖；右:部分“膠囊”和火柴頭的大小對比

圖源：Diamond Materials

       這些“膠囊”是用來容納氘和氚（核聚變“燃料”）的容器，它們是一些“只有胡椒大小”、表面光滑、純度極高的CVD金剛石顆粒。然而人們在制作過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：無論怎么拋光打磨，膠囊表面在微觀上依然凹凸不平。

       于是，經(jīng)過很多次的嘗試后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以通過類似“上釉”的方式加一個(gè)金剛石“涂層”，從而實(shí)現(xiàn)他們需要的“干凈鏡面”。

       從事“膠囊”制作的，是一家名為 Diamond Materials 的德國金剛石材料企業(yè)。

       這家公司位于德國西南邊陲的Freiburg（弗萊堡），專業(yè)制作各種高純度、高精度的CVD金剛石產(chǎn)品，包括晶圓、金剛石膜、金剛石膠囊等等。我們在2018年有關(guān)核聚變反應(yīng)的相關(guān)報(bào)道中曾經(jīng)找到過關(guān)于這家公司的簡介，有興趣的伙伴可以登陸他們的官方網(wǎng)站做進(jìn)一步的了解。

       據(jù)近期媒體的報(bào)道，用于此次核聚變實(shí)驗(yàn)的每批“膠囊”大約20～40粒，制作時(shí)間為兩個(gè)月左右。

       還有一個(gè)問題：為什么要用金剛石做“膠囊”？

       根據(jù)我們有限的理解，這似乎和金剛石的彈性表現(xiàn)相關(guān)。采用金剛石作為“膠囊”材料，堅(jiān)硬且不會產(chǎn)生激光印記，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓縮，有助于聚變?nèi)剂系母咝Ъ訜幔瑥亩铀俸司圩兎磻?yīng)。在一個(gè)名為 sciencedirect 的專業(yè)網(wǎng)站上，只要輸入關(guān)鍵詞“diamond, nuclear fusion”就能找到很多資料，此處不做贅述。

       我們撰寫本文，并非為了跨行業(yè)探討核聚變能源的問題，而是希望諸位業(yè)內(nèi)伙伴理解，除了耳熟能詳?shù)南M(fèi)市場之外，鉆石/金剛石正在多個(gè)對人類進(jìn)步有促進(jìn)作用的領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。相信我國的相關(guān)企業(yè)早已了解金剛石在前沿科技應(yīng)用中的長遠(yuǎn)價(jià)值。我們期待看到更多的中國公司參與其中，共同推動人類社會的進(jìn)步。未來可能不會太遙遠(yuǎn)。