實(shí)際上，金剛石除了鉆石高端裝飾應用以外，在眾多高新技術(shù)領(lǐng)域如芯片、微電子、量子、光學(xué)、超精密加工、高端醫療等領(lǐng)域均有極佳的應用前景，在國民經(jīng)濟中具有重要的戰略地位。

在寧波，就有一家名為寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司的企業(yè)（甬股交掛牌代碼：720151），結合寧波材料所的力量，用“黑科技”把鉆石種到了“實(shí)驗室”里，引到了“流水線(xiàn)”上。

據了解，這家企業(yè)也是國內行業(yè)生產(chǎn)規模最大、產(chǎn)量占全球四份之一的化學(xué)氣相沉積（CVD）大單晶金剛石生產(chǎn)制造商，它在生產(chǎn)設備技術(shù)上的突破，更是讓中國這個(gè)金剛石大國的產(chǎn)業(yè)鏈從中低端迅速跨入了國際合成金剛石應用高端市場(chǎng)。

打破國外設備壟斷

金剛石具有一系列極其卓越的物理化學(xué)性質(zhì)，如具有極高的硬度和彈性模量、很高的斷裂強度、極低的摩擦系數和非常低的熱膨脹系數等等。這些特點(diǎn)使其長(cháng)久活躍在功能材料和工程材料研究的實(shí)驗室中，是無(wú)數科研專(zhuān)家揣摩的主題。

寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司就是脫胎于寧波材料研究所的一支研究團隊，2013年正式成立。

總經(jīng)理張軍安告訴記者，晶鉆科技可以說(shuō)是全球“培育鉆石”這條賽道上最早一批“嘗螃蟹的人”，傳統合成金剛石的方法主要是依靠高溫高壓，而晶鉆“培育”出來(lái)的鉆石主要是采取了一種名為化學(xué)氣相沉積（CVD）的技術(shù)。

何為CVD技術(shù)？這個(gè)過(guò)程和“種植”類(lèi)似，形象來(lái)說(shuō)，就是在超真空培養倉中，用小鉆石作為“種子”，通入碳源氣體，讓“養料”中的碳原子在微波作用下分離出碳原子，逐漸沉積在鉆石種子上，并按鉆石的“DNA編碼”順序結晶，這種技術(shù)相對于高溫高壓的方法，最大的優(yōu)勢就是能夠讓“鉆石種子”成長(cháng)為更大、更純、可控摻雜的鉆石晶體。

不過(guò)，技術(shù)有了，這些實(shí)驗室里誕生的鉆石要走向更廣闊的應用舞臺還需要關(guān)鍵一步，那就是產(chǎn)業(yè)化。

在這個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)，相關(guān)企業(yè)面臨最大的關(guān)卡就是在“培育”設備上。當時(shí)，在國內，想要合成出高品質(zhì)的單晶金剛石，能供應相關(guān)設備的廠(chǎng)家并不多，一般是從日本、美國、德國進(jìn)口，價(jià)格也非常昂貴，換算成人民幣大概需要近300萬(wàn)人民幣，而且它的核心配件還會(huì )受到一些出口掣肘，這對于一些剛走出實(shí)驗室的企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一堵高墻。

工欲善其事，必先利其器。為了不被國外高昂的制造設備扼住喉嚨，這支年輕的隊伍在專(zhuān)家團隊指導下開(kāi)始自己動(dòng)手搞起了研發(fā)設計?！爱敃r(shí)團隊總共四十余號人，我們把一半的人力都投到了這一塊，是抱著(zhù)完成全面國產(chǎn)替代的決心在推進(jìn)的?！睆堒姲不貞浀?。

2014年，在攻堅了近一年之后，好消息終于如約而至——寧波材料所里誕生了全國第一臺CVD裝備，晶鉆科技用其生產(chǎn)出了第一顆“中國血統”的鉆石。

目前，晶鉆科技自主研發(fā)的CVD裝備已經(jīng)迭代到了第10代，實(shí)現了完全的國產(chǎn)替代，共擁有機臺數達到了550臺，而放眼全世界，機臺總數也不過(guò)在2000臺左右。這些“鋼鐵工友”，成為了寧波晶鉆走入全球金剛石產(chǎn)業(yè)序列的最堅實(shí)后盾。

產(chǎn)品市占率達近70%

鉆石在消費市場(chǎng)的美名，早已有之，那么，作為一種材料，它的應用能為我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)哪些變化呢？

我們中國有一句傳統的俗語(yǔ)，叫做“沒(méi)有金剛鉆，不攬瓷器活”，張軍安表示，金剛石很早就成為我們生產(chǎn)工具的一部分?，F在，從我們最常見(jiàn)的光潔度較高的手機外殼，到一些超精密刀具，甚至在門(mén)檻非常高的高端半導體芯片、量子計算機、量子通信、光學(xué)窗口、高壓物理實(shí)驗壓砧、醫療等領(lǐng)域，都有CVD大單晶金剛石的影子。

廣闊的應用前景讓晶鉆科技團隊在攻克CVD裝備的難關(guān)之后，迅速投入產(chǎn)業(yè)化嘗試，產(chǎn)能以每年3倍、4倍的速度擴張。

以晶鉆科技為代表，“培育鉆石”企業(yè)燎原的發(fā)展勢頭，甚至讓全球最大的鉆石供應商戴比爾斯集團也不得不直面這條賽道的發(fā)展前景，并于2018年正式宣布投入人造鉆石研究。戴比爾斯的“低頭”無(wú)疑為這片市場(chǎng)再添一把火。根據摩根士丹利預測，到2030年，全球實(shí)驗室培育鉆石市場(chǎng)（毛坯）將達到40億美元，年復合增長(cháng)率達到24%。

“現在整個(gè)行業(yè)還是在飛速發(fā)展的階段，2013年的時(shí)候，單晶金剛石的尺寸一般在3毫米左右，現在最大已經(jīng)可以做到30毫米。但是這對我們來(lái)說(shuō)，也僅僅是一個(gè)開(kāi)始，如果未來(lái)要將這個(gè)材料與芯片等產(chǎn)品相融合，它就需要做到4英寸、8英寸甚至12英寸?！睆堒姲矊τ谖磥?lái)的展望也印證了一個(gè)觀(guān)點(diǎn)——“鋼鐵時(shí)代”和“硅時(shí)代”之后，“碳時(shí)代”已經(jīng)悄然崛起，而單晶金剛石正是材料領(lǐng)域的重要抓手。

據了解，晶鉆科技的產(chǎn)品已占據國內CVD大單晶金剛石70%以上的市場(chǎng)。在該領(lǐng)域中，企業(yè)生產(chǎn)能力和規模均位居國際前三，2021年，其產(chǎn)能預計達到50萬(wàn)克拉。

而它的規劃藍圖還不局限在單一的材料生產(chǎn)上。如今，在甬江科創(chuàng )大走廊，由晶鉆科技投資的產(chǎn)業(yè)園正在有序地建設之中，規劃用地約123畝，計劃總投資超12億元，涉及業(yè)態(tài)涵蓋金剛石的生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)材料與電商銷(xiāo)售、聯(lián)合研發(fā)等綜合業(yè)態(tài)。

“我們期待在不久的將來(lái)，晶鉆科技會(huì )成為寧波一張亮麗的名片！”張軍安說(shuō)道。

文章轉載自微信公眾號：DT新材料