金剛石(三)前生·今世·未來

李 翰,郭琪磊

(深圳市永存金剛石工具有限公司,廣東深圳518104)

金剛石(三)前生·今世·未來

李 翰,郭琪磊

(深圳市永存金剛石工具有限公司,廣東深圳518104)

20世紀(jì)50年代人工合成金剛石成功之后,金剛石家族就出現(xiàn)了天然金剛石和人造金剛石兩大分支。文章全面系統(tǒng)綜合地介紹了它們的發(fā)展歷程和未來。

天然金剛石;人工合成金剛石;綜述;前生;今世;未來

3 金剛石的人工合成

自17世紀(jì)開始,人們對天然金剛石作為寶物和珍品來收藏,已感到深深的不足,迫切希望了解它的神秘面紗和廬山真面目。從而開起了對它的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和人工制造探索的漫長之路。

1718年,彼得一世在彼得堡創(chuàng)辦了第一所俄羅斯自然歷史博物館。專門收藏各種“珍品和實物”。在18世紀(jì)的登記表上有一顆未加工的金剛石。大概,這顆晶體就是羅蒙諾索夫的研究對象。盡人皆知,這位偉大的學(xué)者是金剛石晶體角最早測量人之一。由于這種測量和研究,從而發(fā)現(xiàn)了結(jié)晶學(xué)的基本定律——某物質(zhì)的晶體其相應(yīng)的夾角是永恒的。羅蒙諾索夫還在他的著名論文——“論地層”(1763年)中寫道:“最后,已知最貴重的寶石,其形狀都是遵循角與面的幾何定律生成的……我特意測量了許多未琢磨過的金剛石,其中有兩個角為60°,兩個角為120°?！蓖瑫r,他還提出了一個絕妙的觀念:“金剛石堅硬的原因是因為它是由連結(jié)很緊密的小顆粒構(gòu)成的?！边@些論述,在整個結(jié)晶學(xué)史中和金剛石研究史中享有很高的聲譽。

金剛石的性質(zhì),在很長一段時間里都是一個謎。最初認(rèn)為,按其成份來說,它是連生透明水晶體(純石英、也就是天然二氧化硅)。但是,在17世紀(jì)末葉發(fā)現(xiàn)了金剛石具有可燃物體的屬性。

1649年,佛羅倫薩院士等人將金剛石和紅寶石放在一個封閉容器中加熱到“熾熱”程度。此時,紅寶石無任何變化,而金剛石卻消失得無影無蹤了。用透鏡集聚太陽光線,加熱金剛石也得到同樣的結(jié)果。在當(dāng)時,金剛石這種消失現(xiàn)象是完全不可理解的。在很久以后才確信金剛石能夠燃燒(氧化)。

法國化學(xué)家拉瓦錫(Lavoisier)致力于各種金剛石的實驗,他終于得出結(jié)論,金剛石是可燃的物質(zhì)(雖然很不易燃燒),并且燃燒后變?yōu)闅怏w。

1797年,英國化學(xué)家騰南特(Tennant)將金剛石放入充滿氧氣的密封的金質(zhì)箱中,使其燃燒,并鑒定出箱中所獲得的是二氧化碳?xì)怏w。眾所周知,這種氣體是由碳和氧化合而成的。當(dāng)金剛石燃燒時,在封閉容器中除了金剛石和氧氣之外,別無他物。由此可得出結(jié)論,金剛石是純碳。為了驗證這個結(jié)論,騰南特測定了被他所收集的氣體的重量。正好,它的重量與燃燒了的金剛石的重量完全一致。

在18世紀(jì)后期,終于確定了金剛石是由一個化學(xué)元素——碳構(gòu)成的。由此,這個最罕見的礦物就和普通的物質(zhì)——幾乎全部由碳構(gòu)成的煤成為一類了。金剛石很少像石墨那樣在自然界中形成一個完整的礦床?？茖W(xué)家們對在石質(zhì)隕石中所發(fā)現(xiàn)的淺灰色的金剛石細(xì)粒留下了較深的印象。此后在鐵質(zhì)隕石中也發(fā)現(xiàn)了金剛石。觀察了在地球范圍內(nèi)外形成的金剛石晶體,就強烈地激起了學(xué)者們?nèi)斯ぶ迫〗饎偸哪铑^。利用在成分上與其一致的石墨,來制取金剛石的可能性就更引人入勝了。

人類的固有的好奇心,總是驅(qū)使他們?yōu)楂@得新物質(zhì)和新材料而去探索周圍的環(huán)境,以及去尋找它們的特殊用途。這種好奇心還驅(qū)使他們?nèi)ニ伎寄切┎牧显谧匀唤缰惺窃鯓有纬傻?。一旦有形成機理的假說被提出,人類一般總是要積極而努力地在實驗室對它進行實驗,以求得對所提出的假設(shè)條件做出評價。

自從騰南特在1797年左右,首先以實驗確定了金剛石是元素碳的一種結(jié)晶形態(tài)以來,已經(jīng)有了許多關(guān)于天然金剛石形成的假說和實驗室中合成金剛石的嘗試?，F(xiàn)在將簡單地回顧一下這些嘗試中某些最重要的試驗。

1880年,漢奈(Hannay)報道了他的許多實驗。在這些實試中,他把碳?xì)浠衔?骨油與鋰的混合物密封在堅固的熟鐵管中,并在爐中加熱幾小時至紅熱。大多數(shù)鐵管都爆炸了,只有少數(shù)鐵管殘存,有一兩個鐵管中的碳質(zhì)殘留物中含有一些具有金剛石性質(zhì)的結(jié)晶。這些結(jié)晶,后來被提交到倫敦不列顛博物館,而且由近代試驗證明確為金剛石。對這些金剛石的真?zhèn)魏蜐h奈的誠實,在文獻(xiàn)中繼續(xù)了數(shù)十年的爭論。以后,從來沒有一個人用他描述過的方法能成功地長出金剛石。

1894年,莫瓦桑(Moissan)報道了他的實驗。在該實驗中,他用放置在電爐中的碳坩堝,在很高的溫度下,把碳溶解到鐵中至飽和,并把黏滯流動熔體倒入冷卻液體中,使它淬冷。當(dāng)液態(tài)金屬滴由表面向內(nèi)部迅速凝固時,據(jù)認(rèn)為在液體中心就產(chǎn)生了很高的內(nèi)壓,一些沉積的碳就會以金剛石的形式析出。將這些產(chǎn)物投在酸中溶解后,一些由細(xì)微耐熔晶體組成的殘留物具有金剛石似的性質(zhì)。這種方法和結(jié)果曾被大多數(shù)科學(xué)機構(gòu)所接受,而且成為19世紀(jì)前三十年許多化學(xué)教科書的標(biāo)準(zhǔn)說法。許多實驗工作者竭力試圖重復(fù)這一方法,報道過各種各樣的結(jié)果。由于有了更先進的鑒別方法,所得到的否定結(jié)果使大多數(shù)可靠的研究者相信這種方法不能產(chǎn)生金剛石,至少是不能重復(fù)的。

帕森斯(Parsons)是一位能干的有名的蒸汽輪機工程師,他花費了巨大的資金和幾年中的部分時間,進行了金剛石合成試驗。他嘗試了一切報道過的方法和他自已的許多精巧的方法。他曾經(jīng)相信他自已已經(jīng)用莫瓦桑法獲得成功,但是后來在1920年,他利用較好的鑒別試驗,判定他和別人在人工合成金剛石方面都未曾獲得成功。

赫爾希(Hershey)和他的學(xué)生在堪薩斯州麥克費森學(xué)院進行了多次更大規(guī)模的莫瓦桑型實驗,得到了比莫瓦桑曾報道過的還要大的“金剛石”結(jié)晶。在有X——射線鑒別法之后,1940年的一本書刊中指出了這些“金剛石”乃是玻璃狀顆粒。

在1941年,G、E,Carborundum,Norton公司與P、W、Bridgman在一起研究過制造金剛石,但由于戰(zhàn)爭而中止。

1943年,岡瑟(Gunther)、格塞爾(Geselle)和雷本蒂施(Rebentisch)報道了一系列以典型的德國式的嚴(yán)密和謹(jǐn)慎進行的金剛石合成實驗。這些試驗包括70多次莫瓦桑型實驗。在這些實驗中,猝滅是在快動壓機中在更高的壓力下進行的。在殘留物中找到的小結(jié)晶或玻璃質(zhì)顆粒,沒有一顆證明是金剛石。這一研究小組還把石墨圓片通電加熱至白熾溫度,并用觸發(fā)式氣體驅(qū)動壓機把石墨圓片突然沖壓到足有十萬大氣壓的壓力,進行了石墨直接轉(zhuǎn)化成金剛石的試驗。他們在經(jīng)過這種處理的試樣中,都沒有查出金剛石。1947年報道過的布里季曼(Bridgman)的類似試驗,得到了同樣的否定結(jié)果。

1951年,在美國G、E公司,由奈爾德(H、A、Neard)指導(dǎo)著一個人工合成金剛石小組,小組成員有邦迪(F、P、Bundy)和斯特朗(H、M、Strong),短期工作的霍爾(H、T、Hall)和溫托夫(R、H、Wentorf),以及后來參加的柴尼(J、E、Cheney)和包溫克克(H、P、Bovenkerk)。邦迪第一次修改了布里季曼的頂錘裝置,而后斯特朗把壓力提高到100萬磅/寸2(≈7GPa)。爾后,1953年霍爾成功地設(shè)計出了能維持一小時以上的可產(chǎn)生300萬磅/寸2壓力和5000℃高溫的Belt裝置,使高溫超高壓裝置達(dá)到空前高的水平。

1954年12月16日,霍爾在一次試驗中獲得了金剛石。在以后的15天內(nèi),進行了27次試驗,就有12次獲得了金剛石。

在幾個月之后,也就是1955年,這個小組的邦迪、霍爾、斯特朗和溫托夫第一次宣布了他們的試驗過程,首先公開發(fā)表了可重復(fù)合成金剛石的報道。這種成功的方法使用了很高的壓力和溫度(相信是在金剛石熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū))以及大大加快反應(yīng)速率的熔融金屬溶劑觸煤。后來在1960年,瑞典通用電氣公司(ASEA)的利安德(Liander)和隆德布拉德(Lundblad)發(fā)表了描述他們在很高的壓力溫度下,用各種金屬制做的不同形狀的容器,由金屬碳化物和石墨混合物成功地合成金剛石的論文。加熱是用鋁熱劑或電阻法完成的。他們聲稱,他們首次成功合成金剛石是在1953年。略比美國通用電氣研究實驗室的成功早一些,不過沒有公開發(fā)表。

1957年末,美國通用電氣研究實驗室的合成方法,已經(jīng)發(fā)展到可以用竟?fàn)幮缘膬r格以商品的數(shù)量的金剛石供做砂輪用的程度。這種材料在這方面的應(yīng)用獲得非常大的成功,后來終于能合成其它級別的金剛石,這些金剛石在鋸片和鉆頭等方面的應(yīng)用,也非常成功,并具有競爭能力。

在我國,1961年,由鄭州磨料磨具磨削研究所負(fù)責(zé)、北京通用機械研究所和地質(zhì)科學(xué)院參加,組織了一個試驗組,在200噸級的兩面頂壓機上,開始了人工合成金剛石的研究。約近三年的工作,于1963年12月6日終于獲得了金剛石,經(jīng)有關(guān)鑒定,確實無誤,正式宣布研究成功。在此基礎(chǔ)上,由鄭州磨料磨具磨削研究所負(fù)責(zé),濟南鑄鍛所和上海材料所參加,在DS——023 3600/6×600噸鉸式液壓機上進行了中間試驗,并正式轉(zhuǎn)入工業(yè)性生產(chǎn)。

金剛石的合成雖然已成為一項成功的可進行商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù),但是單個的金剛石晶體還是小而不甚完美的。1970年,通用電氣研究室的溫托夫(Wentorf)和斯特朗(Strong),描述了一種能制造克拉大小的寶石級金剛石單晶的改進合成法。這種方法需要很恒定的壓力和溫度條件,對溶液金屬要有清潔的化學(xué)環(huán)境,而且要妥善控制金剛石二次成核。這一方法可較好地控制摻雜,因而能以科學(xué)方式研究各種已知摻雜元素對金剛石的光、電、機械性能方面的影響。在目前條件下,這一方法成本太高,在寶石級金剛石市場中沒有經(jīng)濟性競爭能力。但是在提供一種較好的理解金剛石生長機理和進入金剛石中的外來原子的影響的手段方面,是有巨大的科學(xué)價值的。

現(xiàn)在工業(yè)上所用的金剛石磨料,大部分是用靜態(tài)超高壓高溫法由石墨制得的。制造和出售人造金剛石的國家有美國、南非、瑞典和愛爾蘭、日本、中國、德國、韓國、印度、俄羅斯和捷克,等等。幾個主要國家由開始試驗到研究成功以及投入工業(yè)生產(chǎn)的時間大致如表3所示。

表3 主要國家人工合成金剛石研發(fā)時間表Table 3 Timetable of synthetic diamond research and development for major countries

當(dāng)今,人工獲取金剛石的手段有很多。有靜壓法,動態(tài)法和其它多種方法。

(1)靜壓法。靜壓法合成金剛石亦即傳統(tǒng)的高溫超高壓合成法,迄今已有數(shù)十年的歷史。目前市場上出售的工業(yè)用人造金剛石,多為用靜壓法生產(chǎn)出來的。

(2)爆炸法。爆炸法亦是動態(tài)法之一。爆炸法合成金剛石的裝置有三種類型:平面型、圓筒型和聚能加荷型。爆炸法合成金剛石時,是利用烈性炸藥爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波直接作用于石墨上,或由該沖擊波驅(qū)動一塊金屬板以高速撞擊石墨,從而產(chǎn)生足夠的高溫和超高壓,使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石。

納入標(biāo)準(zhǔn)[3-4]：①簽署知情同意書；②無嚴(yán)重心、肝、腎、腦等重要臟器及系統(tǒng)病變；③經(jīng)病理學(xué)核實的早期聲門喉癌；④無頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；⑤術(shù)前未接受其它治療；⑥具備開喉手術(shù)或低溫等離子射頻消融術(shù)指征。排除標(biāo)準(zhǔn)[5]：①不符合上述任何一條及一條以上納入標(biāo)準(zhǔn)；②麻醉禁忌癥；③合并其它系統(tǒng)或器官嚴(yán)重病變；④精神病史；⑤哺乳期或妊娠期女性。

(3)液中放電法。也是動態(tài)法一種。它是利用石墨電極在液中放電時,瞬間產(chǎn)生高溫和超高壓,使電極石墨中部分碳轉(zhuǎn)變成金剛石。有資料顯示,6000焦?fàn)柲芰糠烹?瞬間可獲得4000℃高溫和20萬大氣壓的超高壓。

(4)氣相外延生長法。外延生長又叫取向接長生長。該法又分直接生長法和間接生長法。金剛石氣相外延生長,主要采用間接生長法。它的過程是,由含碳原子的化合物,通過還原或熱分解反應(yīng),產(chǎn)生游離碳原子,當(dāng)這些游離碳原子遷移到接近處于大氣壓力下的金剛石籽晶表面時,在晶格力場的作用下,就會按照籽晶晶格進行排列,于是籽晶就逐漸外延生長。

(5)液相外延生長法。該方法是在熔融的媒介物中形成一個較低的碳的溶解度的溶液,該溶液在一個有溫差的反應(yīng)裝置中流動。金剛石晶種安置在冷端。熔融的媒介物從較熱端流向較冷端,然后又從冷端回到熱端,并連續(xù)循環(huán)。在裝置熱端,熔融媒質(zhì)相對于石墨沉淀來說,碳是飽和的,當(dāng)它流到冷端時,則它對于金剛石沉淀來說就是未飽和的了,因而碳就在金剛石晶種上沉淀,使金剛石晶種長大。

(6)氣·液·固(VLS)相外延生長法。俄羅斯自1965年起開始研究外延生長金剛石。1968年正式報道用VLS法外延生長金剛石獲得成功。得到了直徑10～50微米,長2毫米的金剛石晶須。

(7)常壓高溫合成法。美國原子能委員會的福爾曼(E·W·Fullman)在常溫下,將碳和一種或多種金屬置于鋁、鋰或鋅的熔融體中,加熱到1650℃,然后徐徐冷卻到常溫,獲得了金剛石。

(8)低溫低壓法。在含有游離電子以及最少有一種由鹵化的碳?xì)浠衔锏难苌?如CCl2F2)的堿金屬或堿土金屬溶液中設(shè)置一對電極。當(dāng)施加脈沖直流電時,部分或全部覆蓋有金剛石或碳化硅的正電極上,可外延生長金剛石。

(9)激光法。法國專利137022報道了一種用激光制取金剛石的方法。把含有石墨的玻璃板放在能使激光聚焦的透鏡的焦點上。實驗確定,在這種激光產(chǎn)生的溫度和壓力下,石墨可以轉(zhuǎn)變成金剛石晶體,這種過程只需幾微秒。

1963年,邦迪報道了在約130Kb以上的靜壓下,利用將試樣瞬間加熱到約3300°K以上的方法實現(xiàn)的一種成功的石墨向金剛石的直接轉(zhuǎn)變。反應(yīng)一旦開始,在幾毫秒內(nèi)就達(dá)到臨界溫度的碳,發(fā)生了幾乎100%的轉(zhuǎn)變。所得到的金剛石是多晶,取向雜亂,而且通常形成了相當(dāng)結(jié)實的凝聚塊。

1966年,杜邦(Dupont)研究小組發(fā)表了一種制造特種金剛石粉末的沖擊——猝滅法。該金剛石粉末中有若干與普通立方型混在一起的六方金剛石。這一方法是把含有結(jié)晶石墨小包裹體的金屬塊沖擊壓縮至百萬巴級的壓力。金屬基體由于比石墨包裹體難于壓縮,壓縮波通過時,沒有像碳包裹體那樣熱起來,因此造成了石墨包裹體的猝滅。猝滅作用就使在壓縮和加熱過程中所形成的任何金剛石都保存下來(避免了石墨化)。用這種方法合成的金剛石的顆粒很細(xì),已被利用于金剛石拋光粉和研磨膏方面。

1963年前,通用電氣實驗研究小組,在130Kb以上的壓力下,利用瞬間加熱單晶石墨的方法,制得若干六方金剛石。但是直至1967年以前,還沒有充分弄清材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),以便能有根據(jù)地發(fā)表這一結(jié)果。杜邦的結(jié)果和這些結(jié)果都很令人信服地證明,某些鐵鎳隕石中的金剛石包裹體是六方金剛石,而且很可能是由于碰撞的劇烈沖擊壓力而由結(jié)晶石墨包裹體生成的。為了紀(jì)念在金剛石結(jié)構(gòu)方面作過大量工作的已故的世界著名的結(jié)晶學(xué)家朗斯德爾(Lonsdale),這種形狀的天然類金剛石材料,后來被命名為“朗斯德爾石”。

自20世紀(jì)50年代至今,人工合成金剛石已經(jīng)走過了六十個春秋。六十年來,人工合成金剛石的裝備、工藝技術(shù)水平有了長足的進步,金剛石品質(zhì)、粗粒度比和單次產(chǎn)出均有很大提高。

目前,人工合成金剛石的方法,絕大多數(shù)是采用靜態(tài)高溫超高壓法。合成金剛石裝置,國外主要是兩面頂液壓機,國內(nèi)主要是六面頂液壓機。國內(nèi)外合成金剛石的水平不一致,有一定差異。在優(yōu)質(zhì)粗粒金剛石生產(chǎn)方面,國外某些國家有一定優(yōu)勢,但在產(chǎn)能和規(guī)模上,我國處于世界領(lǐng)先地位,沒有那個國家能與我們相比。

據(jù)不完全統(tǒng)計,我國擁有六面頂液壓機7000多臺。其中有缸六面頂液壓機有6000多臺,無缸六面頂液壓機近1000臺。缸徑Φ500～Φ560mm占20%;缸徑Φ600～Φ750mm占60%以上;缸徑Φ850mm有20余臺。

金剛石生長室的直徑,目前在Φ58mm～Φ65mm之間。

金剛石單次產(chǎn)量在200克拉至320克拉,最高達(dá)400克拉。

2014年度中國人工合成金剛石估計在193億克拉。中高品級為143億克拉,低品級(RVD)為50億克拉。

2014年度國外人工合成金剛石估計在15億克拉左右。

從人造金剛石的產(chǎn)能上說,中國具有霸主地位。誰也憾不動。

當(dāng)前,展望今后一段較長之路,人工合成金剛石發(fā)展趨勢,仍然是解決批量合成出更大尺寸的寶石級單晶、提高工業(yè)用粗粒度金剛石品質(zhì)和優(yōu)質(zhì)細(xì)粒級金剛石生產(chǎn)的工藝技術(shù)。

早在20世紀(jì)70年代到90年代,美國和日本先后合成出1克拉至8克拉重的優(yōu)質(zhì)單晶金剛石。據(jù)報道,近期日本住友又擁有批量生產(chǎn)7～8mm優(yōu)質(zhì)單晶金剛石的技能。河南中南、山東昌潤、黃河旋風(fēng)、河南力量等公司,同樣擁有人工合成3mm、7mm和10mm寶石級單晶金剛石生產(chǎn)工藝技術(shù)。南美戴·維阿斯公司合成出14.2克拉金剛石單晶。美國卡內(nèi)基研究院地球物理實驗室高壓先進科學(xué)研究中心(上海)使用外延生長法,成功長出厚20mm、重達(dá)10克拉金剛石單晶塊。美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站2014年11月10日報道地球物理學(xué)家將花生醬變成金剛石。重慶天宇弘鋒公司利用人體毛發(fā),可制造出單顆5克拉的“生命鉆石”。圖8為黃河旋風(fēng)公司和河南力量公司生產(chǎn)的單晶大顆粒金剛石。

想要批量生產(chǎn)10mm以上的寶石級和特殊用途的單晶大金剛石仍是擺在我們面前任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。

圖8 黃河旋風(fēng)公司(a)和河南力量公司(b)人工合成的寶石級單晶金剛石Fig.8 Synthetic gem grade monocrystal diamond by Henan Huanghe Whirlwind company(a)and Henan Power New Materials Corporation(b)

工業(yè)上得到最廣泛應(yīng)用的金剛石是10/12目～325/400目中間粒級的優(yōu)質(zhì)金剛石。在這個粒度區(qū)段要加大力度、提高品位。提高優(yōu)質(zhì)單晶比例。

400/500目～800/900目的細(xì)粒級金剛石,也得到應(yīng)用。要規(guī)模生產(chǎn),關(guān)鍵是,一方面保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì);另一方面要有完整的合成、分離處理、回收和粒度分級的工藝技術(shù)。

納米級金剛石,同樣受到人們的關(guān)注。它開始用于摩擦潤滑劑、復(fù)合鍍層、研磨拋光、醫(yī)療器具以及作為橡膠、塑料、樹脂增強和添加材料。我們要加大這方面的投入、研究和開發(fā)。

4 結(jié)論

(1)17世紀(jì)以前,人們從自然界已獲得了天然金剛石,因其外表特征以及光照下將它翻轉(zhuǎn)時會發(fā)出五顏六色的光芒,很長一段時間里,它只是作為寶物和珍品予以收藏,同時也作為一種裝飾品加以炫耀。

(2)17世紀(jì)至20世紀(jì),因受到天然金剛石誘惑和利益的驅(qū)使,人們除了大力向地球廣闊的自然界探寶,尋找天然金剛石礦藏外,同時全方位開展了對天然金剛石性質(zhì)的研究和探索人工合金剛石方法的漫長之路。這個時期,在自然界找到了不少天然金剛石。有最重為3106克拉的大金剛石和有工業(yè)開采價值的大型原生礦及砂礦礦藏。

(3)20世紀(jì)50年代,人工合成金剛石的愿望終于得到實現(xiàn)。同時提出了多種方法。除靜態(tài)高溫超高壓法外,還有外延生長法、動態(tài)法等。據(jù)初步估算, 2014年度全世界人工合成各品級金剛石的產(chǎn)出量約200億克拉,靜態(tài)高溫超高壓法可生長出14.2克拉的金剛石單晶,外延生長法可獲得厚20mm重10克拉金剛石單晶塊。20世紀(jì)50年代至今,無論天然金剛石,還是人工合成金剛石,同樣寫下了光輝的一頁,戴入史冊。

(4)智慧的人類,將永不停步地查天勘地。未來我們的星際學(xué)家在探查外太空時,會發(fā)現(xiàn)某個星球、太空碎塊中擁有金剛石。不但金剛石儲藏量很多,而且有的金剛石體積很大。只要技術(shù)上的可能和允許,就可開采運回地球。我們的地質(zhì)學(xué)家和地質(zhì)工作者,在地球廣漠的大地上,將會勘察到更多更大的具有工業(yè)開采價值的天然金剛石原生礦和砂礦礦藏,同時也會找到更多更大尺寸的天然金剛石。我們的裝備制造專家將會加工制造出噸位更高、容積更大的高溫超高壓智能化液壓機。在此基礎(chǔ)上,我們的工藝師、就會生長出所設(shè)定的大尺寸單晶金剛石和規(guī)?；慨a(chǎn)常規(guī)粒度的高中低級金剛石。同時,外延生長和將要出爐的形形色色的更簡便的方法同樣生長出所需尺寸的大單晶金剛石和規(guī)模量產(chǎn)常用粒級的高中低級的金剛石。

到那時,寶石級大單晶金剛石生長,就像現(xiàn)在加工玻璃和拉單晶一樣,進行規(guī)?；a(chǎn),并加工成特定形狀和尺寸用于特殊工業(yè)科技相關(guān)領(lǐng)域;像化妝品、衣帽鞋一樣用來打扮男女;像裝飾材料一樣用來點綴住房、辦公室、博物館、會議廳、街道和高樓大廈;常規(guī)尺寸的高中低級金剛石像螺絲釘一樣廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、科技等各行各業(yè);像柴米油鹽一樣走入千家萬戶,走入每個老百姓家庭。不是癡人說夢。隨著天地合一聯(lián)合開發(fā)的實現(xiàn),金剛石歷史的終點,其尺寸不管大小,其質(zhì)量不管好壞,將作為一種非常普普通通的天然的或人造的物質(zhì),駐足在地球上,駐足在人類活動的方方面面。

[1] 百度文庫.Wenku.baidu.com.

[2] 百度百科.baike.baidu.com.

[3] 楊占興.遼寧省政協(xié)委員會大會介紹[N].遼寧日報,2012年1月11日.

[4] 環(huán)球日報,2012年9月27日.

[5] 新華社通訊,2012年10月13日.

[6] 中國石材物聯(lián)網(wǎng).www.egian.net.

[7] 李翰編著.金剛石人工合成與應(yīng)用[M].海天出版社,2013年8月.

[8] 呂智主編.中國超硬材料與制品50周年精選文集[C].浙江大學(xué)出版社,2014年9月.

[9] 超硬材料工程,2014年第26卷第二期.

[10] 美國全國廣播公司,2014年9月10日.

[11] 深圳晚報,2010年9月2日.

[12] 中新網(wǎng)——中國新聞網(wǎng)www.chinanews.com.

鄂州國家金剛石工具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心通過能力驗證

4月3日,位于鄂州正在籌建之中的國家金剛石工具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,獲得北京中實國金國際實驗室能力驗證研究有限公司頒發(fā)的CNAS(中國合格評定國家認(rèn)可委員會能力)《測量審核結(jié)果證書》。其中,金屬洛氏硬度測試、粉末粒度分析、中低合金鋼化學(xué)成分分析等項目獲滿意結(jié)果。

自2012年國檢中心獲國家質(zhì)檢總局批籌以來,經(jīng)過兩年多的發(fā)展,建設(shè)工作穩(wěn)步推進,金屬材料檢測基本覆蓋了現(xiàn)有金剛石工具國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的檢測項目。能力驗證是作為實驗室技術(shù)能力和檢測水平的重要體現(xiàn)。此次實驗室測量審核結(jié)果表明,鄂州金剛石國檢中心在實驗室CNAS認(rèn)證方面取得實質(zhì)性進展。

(鄂州日報)

The Past,the Present and the Future of Diamon

LI Han,GUO Qi-lei
(Shenzhen Yongcun Diamond Tools Co.,Ltd.Shenzhen,Guangdong 518104,China)

With the success of the diamond synthesis technology in 1950s,the diamond family was divided into two categories which are natural diamon and synthetic diamond respectively.The development history and the future of them has been comprehensively and systematically introduced in this article.

natural diamond;synthetic diamond;the past;the present;the future

TQ164;TS933

A

1673-1433(2015)02-0034-06

2014-10-29

李翰(1974-),工程師。深圳市永存金剛石工具有限公司總經(jīng)理、總工程師。潤邦慈善基金會常務(wù)執(zhí)行董事;郭琪磊(1986-),工程師。深圳市永存金剛石工具有限公司開發(fā)部經(jīng)理。

李翰,郭琪磊.金剛石(三)——前生·今世·未來[J].超硬材料工程,2015,27(2):34-39.