據(jù)《界面新聞》等媒體7月9日的報道,一顆雞蛋大小、重達247.82克拉的單晶培育鉆石近日在河南商丘柘城誕生,這塊鉆石一誕生就刷新了全球超大培育鉆石世界紀錄,也代表了目前人類在人工鉆石培育方面的最高技術成就。
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很多朋友都知道“常林鉆石”它是我國現(xiàn)存最大的天然鉆石,由山東臨沭縣農(nóng)民魏振芳于1977年12月21日在田間發(fā)現(xiàn),并主動獻給國家,據(jù)說現(xiàn)藏于中國人民銀行。
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作為我國發(fā)現(xiàn)的第二顆超百克拉天然鉆石,常林鉆石僅次于歷史上的金雞鉆石。該鉆石重158.786克拉,長17.3毫米,呈淡黃色,質(zhì)地純凈透明,晶體形態(tài)為八面體與菱形十二面體聚形,具有極高的寶石研究和收藏價值,更對研究地球科學、金剛石形成環(huán)境及原生礦勘探具有重要科研意義,被譽為“國寶”。
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對比我國現(xiàn)存最大天然鉆石常林鉆石158.786克拉的重量,河南拓城造出來的這顆人工巨鉆足足多出89克拉,這也體現(xiàn)了人工制造鉆石在體積重量等方面不斷超越天然鉆石的現(xiàn)實。
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打破海外籽晶封鎖,中原小城吃透鉆石核心工藝
247.82克拉的單晶培育鉆石面世,看似是珠寶行業(yè)的亮眼成果,背后實則是我國突破海外技術封鎖、支撐半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵技術跨越。
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很多人印象里鉆石產(chǎn)業(yè)核心在南非、歐美珠寶巨頭,卻不知道全球六成培育鉆石產(chǎn)能集中在中國,其中八成產(chǎn)自河南柘城。長久以來,歐美、日本企業(yè)牢牢把控大尺寸金剛石籽晶技術,嚴格限制相關產(chǎn)品對華出口,想要研發(fā)高端金剛石功能材料,我們長期被卡在源頭原料環(huán)節(jié)。
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超大顆粒鉆石培育對溫壓控制、晶體生長節(jié)奏要求極高,稍有偏差就會出現(xiàn)裂紋、雜質(zhì),此前國外企業(yè)單晶毛坯重量始終難以突破200克拉大關。
河南深耕超硬材料六十余年,從1963年國內(nèi)首顆人造金剛石落地鄭州開始,當?shù)芈罱ㄆ饛膲簷C設備、石墨原料到鉆石切磨的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
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力量鉆石團隊依托自研國產(chǎn)六面頂壓機,精準復刻地下億萬年的高溫高壓環(huán)境,耗時數(shù)周穩(wěn)定培育出247.82克拉完整單晶,不僅超越自家去年156.47克拉的舊紀錄,更直接解決了大尺寸籽晶自主制備難題,徹底擺脫海外原料卡脖子的被動局面。
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不止珠寶首飾,巨型單晶瞄準芯片散熱新賽道
大眾的目光大多停留在這顆巨鉆的收藏、裝飾價值,但企業(yè)負責人與行業(yè)專家都一致表示,這項技術最大價值不在首飾柜臺,而在半導體散熱領域。
金剛石是已知導熱性能最強的材料,導熱效率是銅的五倍,當下AI算力芯片、新能源汽車碳化硅電控、6G射頻雷達功耗持續(xù)飆升,傳統(tǒng)銅、陶瓷散熱材料已經(jīng)抵達物理性能天花板,單晶金剛石被業(yè)內(nèi)稱作芯片“終極散熱材料”。
過去想要制作大面積金剛石散熱襯底,必須依靠海外進口大尺寸籽晶,成本高昂且供貨受限。這次產(chǎn)出的單晶尺寸達到45mm×43mm,接近兩英寸晶圓標準,可作為基礎晶種外延生產(chǎn)更大規(guī)格單晶。
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參考麻省理工、英飛凌的相關實驗數(shù)據(jù),搭載金剛石散熱基板的芯片,運行溫度能下降三四十攝氏度,算力不會因高溫降頻,設備使用壽命直接延長三倍。這意味著未來國產(chǎn)大尺寸金剛石晶片批量落地,將大幅降低高端算力服務器、自動駕駛芯片的散熱配套成本。
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重塑全球產(chǎn)業(yè)格局,中國制造實現(xiàn)雙向領跑
天然鉆石行業(yè)長期由戴比爾斯等巨頭壟斷定價,依靠礦產(chǎn)稀缺性制造溢價;而培育鉆石賽道,河南已經(jīng)掌握絕對話語權。全球每兩顆培育鉆石就有一顆出自河南柘城,當?shù)貎砂俣嗉蚁嚓P企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)集群,上下游配套全部本地化,成本、產(chǎn)能優(yōu)勢無可比擬。
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橫向?qū)Ρ热蛲校绹鳧iamond Foundry、英國Element Six此前最優(yōu)單晶產(chǎn)品重量均不及本次河南產(chǎn)出的巨鉆,海外企業(yè)僅能依靠CVD路線生產(chǎn)中小尺寸晶體,高溫高壓成熟工藝是我國獨有優(yōu)勢。
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這次247.82克拉鉆石問世,意味著我們同時掌握高端珠寶級單晶與半導體功能材料兩大賽道的核心技術,不再只是低價毛坯供應商,而是能輸出高端核心材料、自研全套設備的產(chǎn)業(yè)主導者。
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從農(nóng)田挖出的國寶常林天然鉆石,到車間自主培育出超越它的巨型人工鉆石,一古一今兩顆巨鉆,恰好映照出我國材料工業(yè)的蛻變。
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天然鉆石依賴不可再生礦產(chǎn)資源,而人造金剛石依靠技術迭代持續(xù)突破上限,既能豐富大眾珠寶消費選擇,更能為人工智能、第三代半導體等高端產(chǎn)業(yè)提供關鍵基礎材料,這顆雞蛋大小的培育鉆石,承載的是國產(chǎn)硬材料產(chǎn)業(yè)突圍的長遠價值。
消息來源:《界面新聞》7月9日報道《247.82克拉!再破世界紀錄,河南造出全球最大培育鉆石》
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