央廣網北京9月16日消息（總臺中國之聲記者富賾）據(jù)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(xiàn)跨越式發(fā)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(qū)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(tài)？

       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(yè)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(qū)別，都是純碳構成的晶體，物理、化學和光學性質都相同。其區(qū)別在于形成的過程不同。

       天然鉆石的生長環(huán)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(huán)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(lián)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(zhàn)。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(tǒng)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(huán)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(tài)，碳原子向較冷、平坦的鉆石種子板擴散結晶，實現(xiàn)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(guī)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(guī)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(zhàn)。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(fā)，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(fā)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(zhàn)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(fā)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(yè)機床用的切磨拋工具，金剛石被廣泛應用于工業(yè)加工制作的各個領域，被稱為“工業(yè)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(yōu)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(tài)。

       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(yè)規(guī)模、產業(yè)鏈和技術等方面的優(yōu)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(yè)發(fā)展帶來更多的可能。