金剛石市場(chǎng)前景一片大好！17種應用大盤(pán)點(diǎn)！

提起金剛石的用途，我們想到的應該就是做磨具。其實(shí)，它的應用非常廣泛，磨友們，趕快來(lái)看一看吧~

1.金剛石膜應用于水處理新技術(shù)中

2008年6月，西班牙城市薩拉戈薩(Zaragoza)舉辦了主題為“水與可持續發(fā)展”的世界博覽會(huì )。德國展示了其可持續的水處理創(chuàng )新和創(chuàng )意。他們使用金剛石薄膜電極凈化飲用水，參觀(guān)者可以通過(guò)一個(gè)曲柄發(fā)電機啟動(dòng)（Condias公司的一項技術(shù)），一個(gè)火花點(diǎn)燃金剛石電極，氧化過(guò)程開(kāi)始，凈化過(guò)程由此啟動(dòng)。利用電極去水中有害的有機物質(zhì)，完全不使用任何化學(xué)物質(zhì)。這種方法有效地避免了飲用水中諸如殺蟲(chóng)劑或藥物殘留等不受歡迎的物質(zhì)。專(zhuān)家認為這是一種大有前途的創(chuàng )新方法。

2.鉆石有望成為有史以來(lái)最強洗衣粉

這是一項由英國工程和自然科學(xué)研究委員會(huì )以及寶潔集團發(fā)起，華威大學(xué)和阿斯頓大學(xué)多方共同合作的研究成果。華威大學(xué)的Andrew Marsh博士表示：“每年消費者都需要將自己的衣服在60到90攝氏的水中洗大約80次，只為去掉衣服上的油脂。我們的研究可以讓人們即使用冷水洗衣服也能輕松解決油脂問(wèn)題。即使在低至15攝氏度的水溫中，這些納米級別的鉆石也將輕松洗去油脂。其物理化學(xué)原理可以為未來(lái)的研究打下堅實(shí)的基礎”。

除了用作裝飾點(diǎn)綴，鉆石也許很快就將具備另一種技能——洗衣服，成為名副其實(shí)的主婦之友。英國科學(xué)家日前發(fā)現，在洗衣粉中加入一些鉆石粒子(一粒鉆石納米粒子的直徑大概是你頭發(fā)直徑的十萬(wàn)分之一)，其去污效果會(huì )提升數倍，改良后的洗衣粉對頑固污漬尤其是油漬特有效。研究人員相信這個(gè)發(fā)現有助于解決洗衣服時(shí)煩人的油漬問(wèn)題——至少比你重新買(mǎi)一件衣服要便宜。

3.金剛石進(jìn)軍全球水射流切割領(lǐng)域

當水刀切割應用發(fā)生大幅增長(cháng)時(shí)，用戶(hù)在提高設備生產(chǎn)率以及縮短更換零件時(shí)間方面提出了更高要求，這就推動(dòng)了金剛石水切刀的發(fā)展。高壓水切割技術(shù)的工業(yè)應用非常廣泛，它可用于切割巧克力、鋼材、紙張、塑料、木材、花崗巖等各種材料。其應用的增長(cháng)源于它的快捷、靈活、精確、綠色、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)勢。

與藍寶石相比，金剛石刀頭的使用壽命可延長(cháng)15至20倍。實(shí)驗證實(shí)，通過(guò)在3500帕壓強下使用純凈水加工1000小時(shí)后，水射流切割質(zhì)量以及水用量二者基本無(wú)變化。同樣地，帶有磨料的水切割實(shí)驗在進(jìn)行10萬(wàn)個(gè)周期實(shí)驗之后，其水切割質(zhì)量和水用量二者也沒(méi)有什么變化。

4.火災探測系統中使用金剛石紫外傳感器

傳統傳感器是通過(guò)探測火情早期發(fā)展階段的熱和煙來(lái)報警的，不同于傳統傳感器的是，這種新型的紫外線(xiàn)探測型火災傳感器用的是一種全新的技術(shù)，這種技術(shù)在火情發(fā)展到發(fā)熱和冒煙的危險階段之前就能迅速發(fā)現火情。

這種新的探測系統由一個(gè)傳感器和一個(gè)報警裝置組成，這種系統的紫外光敏器使用了由NIMS公司特為此開(kāi)發(fā)的人造金剛石薄膜窗口材料。另外，這種新的探測系統不僅比傳統傳感器有更迅速的反應時(shí)間，而且在能量消耗和尺寸大小方面均有優(yōu)勢。

這種金剛石紫外傳感器只需要一節9V的干電池就能運轉，而且金剛石紫外光敏器件使用壽命長(cháng)，能量消耗低。通過(guò)比較可知，傳統的火災探測系統使用真空電子管光電電池，其正常運轉需一個(gè)300V以上的電壓，因此該裝置能量消耗很大。此外，傳統傳感器尺寸大并容易被撞壞，相反，新型金剛石紫外傳感裝置結構緊湊(8×5mm)，并有好的抗沖擊性。

5.金剛石刀具新?lián)Q代，打造“精密機械之王”

新型光柵刻劃機性能優(yōu)越，最大刻劃面積達400mm×500mm，最大刻線(xiàn)密度為6000線(xiàn)/mm，均為國際一流水平。該精密機械系統還將包括采用完全符合“阿貝原則”的多層臺結構、承重兼導向一體式石英刀架導軌、金剛石刀具的中途連續切換技術(shù)以及實(shí)現連續運行與間歇刻劃相結合的獨特工作方式等多個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)。

說(shuō)起被稱(chēng)為“精密機械之王”的光柵刻劃機，很多人覺(jué)得很陌生，認為離自己生活很遠，其實(shí)大到空間探測，小到血糖化驗，都少不了光柵發(fā)揮作用，而光柵刻劃機就是制造光柵的工作母機。

光柵光譜儀核心元件，只有擁有了新光柵技術(shù)，才能催生新光譜儀器，推動(dòng)整個(gè)光譜儀器行業(yè)快速發(fā)展。研制大型高精度衍射光柵刻劃機將大幅度提升我國光柵制造水平，促進(jìn)光譜儀器產(chǎn)業(yè)及光譜測試技術(shù)快速發(fā)展，提升我國精密機械制造行業(yè)的自主創(chuàng )新能力。

6.金剛石在微創(chuàng )手術(shù)中的應用

中南大學(xué)湘雅二醫院介入治療中心首次采用冠狀動(dòng)脈旋磨儀成功治愈兩名“瓷器”冠心病患者，兩名病友對醫生樹(shù)起大姆指感激道：“你們真是了不起，真是有了金剛鉆，不怕瓷器活”。

冠狀動(dòng)脈旋轉磨術(shù)是微創(chuàng )手術(shù)的一種。這種手術(shù)是通過(guò)將一根帶有金剛石磨頭的導管送到患者心臟冠狀動(dòng)脈鈣化的部分，磨頭以十幾萬(wàn)轉每秒的轉速將鈣化部分磨掉，鈣化碎屑比紅細胞還小，碎屑將隨著(zhù)全身血液的流動(dòng)而逐漸被清除，為患者心肌的血流打通了通道。

7. 金剛石成為飛機制造商的好朋友

碳纖維塑料(CFRP)已經(jīng)成為航天工業(yè)不可缺少的材料，作為一種重量極輕的替代材料，在某些呈增長(cháng)趨勢的應用中，它們的地位已經(jīng)居于鋁之上，但是對材料進(jìn)行機械加工時(shí)需要大量的工具。使用多層金剛石涂層，用戶(hù)對于這種具有高度磨蝕作用的材料進(jìn)行經(jīng)濟的加工，同樣能夠獲得理想的效果。

用于工業(yè)生產(chǎn)的，大量使用的金剛石涂層，是根據客戶(hù)和具體的應用而構建的，因為每個(gè)工具制造商，對于其工具的性能都有自己的要求。只有通過(guò)高品質(zhì)和完美適合的金剛石涂層，才能實(shí)現要求的工具使用壽命或進(jìn)給速度。與無(wú)涂層的工具相比，在某些應用中，以這種方式，性能有可能提高500%以上。例如，使用無(wú)涂層的工具可以鉆90個(gè)孔，使用沒(méi)有故障的有涂層工具卻可鉆500個(gè)孔。使用金剛石涂層，甚至飛機制造商要求的高達H8級的高公差也可以實(shí)現。

金剛石涂層是精心開(kāi)發(fā)的鉆孔或銑削工具最理想的涂層，因此在完整的工具“概念”中，它是一個(gè)重要組成部分，或換句話(huà)說(shuō)：“金剛石涂層是飛機制造商最好的朋友”。

8.金剛石被認為是最適合做抗菌櫥柜臺面的材料之一

臺面是櫥柜的重要構成部分，臺面的抗污能力、硬度、耐配酸堿度等特性直接影響到櫥柜的美觀(guān)和穩定性，金剛石因各項性能指標優(yōu)異而被公認為最適合做臺面的材料之一。捷西公司成功開(kāi)發(fā)出新一代抗菌金剛石臺面。

開(kāi)發(fā)的新金剛石臺面不僅結合了之前人造臺面的全部?jì)?yōu)點(diǎn)，而且表面色彩更亮、光浩潔度更佳，開(kāi)裂幾率幾乎為零，相比人造臺面，更具有硬度大、耐高溫、耐酸堿、環(huán)保無(wú)毒害的優(yōu)越特性。

新型金剛石臺面石英含量高達93%，石英晶體是自然界中硬度僅次于鉆石的天然礦物，其表面硬度可高達巴氏81以上，遠大于廚房中所使用的刀、鏟等利器，不會(huì )被刮傷。煤氣爐、油鍋等產(chǎn)生的熱量也不會(huì )對金剛石表面產(chǎn)生任何直接傷害，具有其他臺面無(wú)法比擬的耐高溫特性，令其避免了因高溫而造成的凹痕、焦斑等現象。

金剛石是表里如一，致密無(wú)孔的復合材料，其石英表面對廚房中的酸堿等有優(yōu)秀的抗腐蝕能力，日常使用的醬油、醋等有色液體物質(zhì)不會(huì )滲進(jìn)臺面內部。日常的清潔只須用清水沖洗即可，即使經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的使用，其表面亦同新裝臺面一樣亮麗，無(wú)需維護和保養。

9.人造金剛石應用于網(wǎng)絡(luò )安全通信系統之中

竊聽(tīng)一直是全球性的經(jīng)濟問(wèn)題，每年都會(huì )造成巨大的財政損失。解決這一問(wèn)題的方法是切斷所有可能被截取信息的通道。澳大利亞墨爾大學(xué)的物理學(xué)教授Shane Huntingdon發(fā)明了一種技術(shù)，即利用人造金剛石解決通信系統的安全問(wèn)題。這套系統并不能阻止罪犯侵入通信網(wǎng)絡(luò )，但是一旦有竊聽(tīng)者入侵，網(wǎng)絡(luò )中的所有用戶(hù)都能立即知道有侵入者，迅速做出反應，選擇其它通道傳輸信息。這對現有的安全系統是一個(gè)極大的改進(jìn)。

這項技術(shù)的關(guān)鍵是量子密碼技術(shù)，它利用光纖傳輸信息時(shí)，每次只傳輸一個(gè)光子。人造金剛石可以生長(cháng)出一些缺陷，滿(mǎn)足這種單光子要求。因為量子態(tài)不能復制，所以用戶(hù)立刻知道是否有人在竊聽(tīng)信息。

10.金剛石用于反應堆的墻體材料

ITER計劃是當今世界科技界為解決人類(lèi)未來(lái)能源問(wèn)題而展開(kāi)的重大國際合作計劃。其目標是發(fā)展無(wú)污染且對全球變暖問(wèn)題無(wú)影響的核能源。

由于金剛石對下一代核反應堆所產(chǎn)生的熱量具有獨一無(wú)二的承受能力，因此蘇格蘭愛(ài)丁堡的赫瑞瓦特大學(xué)將帶有金剛石涂層的基體選作反應堆的墻體材料。此外，金剛石的抗軸輻射能力以及它在氫等離子體環(huán)境中的化學(xué)穩定性也是金剛石成為被選擇材料的重要原因。

“我們相信，我們正在進(jìn)入一個(gè)金剛石性能被挖掘的時(shí)代，并且金剛石將會(huì )成為越來(lái)越多領(lǐng)域中的不二選擇”，美國SP3公司的Dwain Aidala如是說(shuō)，“我們的650型熱絲法CVD金剛石沉積設備，得以采納的主要原因是由于它能夠實(shí)現大面積且低成本地沉積金剛石薄膜，沉積厚度可以根據需要在200nm和50μm之間選擇，直徑達300mm?！?/span>

11.納米金剛石可用于輸送腦瘤化療藥物

加州大學(xué)瓊森綜合癌癥中心的研究人員，研發(fā)出一種創(chuàng )新性藥物輸送系統，利用納米金剛石的微小顆粒來(lái)輸送化療藥物，且達腦部腫瘤處。該新型治療方法能有效地殺死癌細胞，并比現有治療方法副作用發(fā)生機率低。

阿霉素是一種常見(jiàn)的化療劑。直接注射進(jìn)腫瘤處時(shí)，擔當藥物來(lái)治療腫瘤。加州大學(xué)牙科學(xué)院迪安讓阿霉素分子附在納米金剛石表面，創(chuàng )造出一種化合物ND-DOX。

研究發(fā)現，腫瘤的ND-DOX水一直保持穩定超過(guò)單獨注射阿霉素，顯示出附著(zhù)在納米金剛石上的阿霉素進(jìn)入到腫瘤中且保留時(shí)間更長(cháng)。還發(fā)現，ND-DOX能增加癌細胞的死亡，且減少神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞存活性。

研究第一次顯示出ND-DOX運輸有限量的阿霉素，分散在腫瘤外部。這一運輸方式減少了毒副作用，并確保藥物在腫瘤處的時(shí)間更長(cháng)，增加藥物殺死腫瘤的有效性，而不影響周邊的組織。

12.用于HTC金剛石地面清潔系統

HTC金剛石地面清潔系統(Diamond Cleaning System，DCS)是一種全新的地面處理和維護技術(shù)，它采用微粒金剛石技術(shù)，用機械方式來(lái)進(jìn)行。金剛石地面清潔技術(shù)共有兩個(gè)系統，分別叫做Twister和Hybrid，兩種體系都是HTC生態(tài)友好型的清潔革新技術(shù)的一部分。

Twister是一種革新清潔系統，由一系列盤(pán)式清潔墊所組成，每個(gè)清潔墊均植入數以?xún)|計的微細金剛石顆粒并經(jīng)固化處理，從而可以使用機械方式而非傳統使用化學(xué)清潔劑的方式對地面進(jìn)行清潔和拋光。

Hybrid體系為受損、磨損嚴重的天然石材和水磨石面帶來(lái)新生。其易于使用，對環(huán)境友好，是一種消除瑕疵、刮痕和橙皮狀缺陷的有效工具，只需使用一般的地面清潔機械和水即可。

13.金剛石刀具用于瞄準微電子的加工

美國西密歇根大學(xué)的John Patten博士開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為“μ-LAM”的微激光輔助加工技術(shù)，該方法將激光與金剛石刀具結合起來(lái)，對硅半導體和陶瓷材料進(jìn)行加熱軟化和切削加工。

“μ-LAM”加工裝置集成了一種紅外光纖激光(波長(cháng)范圍1000～1500nm)，汾激光束通過(guò)一個(gè)具有很高光學(xué)清晰度的單點(diǎn)金剛石刀具照射到工件上，將工件材料加熱到600℃以上，刀尖圓弧半徑為5μm～5mm的金剛石刀具通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘接(適用于毫瓦級激光功率的加工)或焊接/釬焊(適用于1瓦或更大激光功率的加工)的方式，連接到裝在鎢或硬質(zhì)合金殼體中的激光器上。

Patten說(shuō)，μ-LAM加工技術(shù)還可以削減加工時(shí)間和加工成本，并獲得非常光滑的光學(xué)表面?！安捎贸Ｒ幏椒〞r(shí)，如果想要制造一個(gè)光學(xué)元件(如反射鏡)，通常需要從澆鑄工件毛坯開(kāi)始，然后進(jìn)行一系列加工步驟：粗磨、精磨、研磨，才能最終成形。而我們的加工方法取代了原來(lái)的一系列工序，在CNC數控機床上用單點(diǎn)金剛石刀具進(jìn)行切削，并且也能得到很好的表面粗糙度(Ra1～10nm)?！?/span>

Patten表示“我們最初的目標是瞄準光學(xué)和半導體行業(yè)，但現在看來(lái)，可能其大部分應用將在高能、高溫微電子設備上。在半導體行業(yè)中，硅片是芯片和集成電路的載體，在溫度較高的工作條件下，人們就會(huì )使用碳化硅。因此，現在我們的全部精力幾乎都集中在碳化硅的加工上”。

14.CVD金剛石用于新型電火花加工電極

在電火花加工中，工具電極是一項非常重要的因素，電極材料的性能將影響電極的電火花加工性能，如材料去除率、工具損耗率、工件表面質(zhì)量等，因此，正確選擇電極材料對于電火花加工至關(guān)重要。

K/Suzuki等研究了用導電的CVD金剛石厚膜(0.5mm)作為電極材料進(jìn)行電火花加工。這種CVD金剛石在CVD過(guò)程中通過(guò)摻雜硼而具有導電性，其電阻小，導熱系數高，對電火花加工時(shí)油類(lèi)工作介質(zhì)中析出的碳有很強的吸附能力。試驗表明，在一定的加工條件下，CVD金剛石電極可達到很高的材料去除率，而電極損耗幾乎為零，尤其是它在無(wú)法采用Cu或石墨電極的高電流密度下進(jìn)行加工。

15.人造單晶金剛石應用于激光微加孔技術(shù)中

近年來(lái)，集成電路產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，也幫助了相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是上游基礎產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。作為集成電路，大規模集成電路的關(guān)鍵材料，隨著(zhù)集成電路及半導體器件向封裝多引線(xiàn)化、高集成度和小型化發(fā)展，鍵合金絲的技術(shù)指標也越來(lái)越高，高純度、高溫、超細、超長(cháng)的絲材需求量迅速大大增加。人造單晶金剛石是集成電路引線(xiàn)模具理想的材料，研究和開(kāi)發(fā)單晶金剛石集成電路精密引線(xiàn)模具是全世界科技工作者的重要任務(wù)。

張勤儉等的研究指出：激光微打孔技術(shù)是人造單晶金剛石集成電路引線(xiàn)模具加工的重要方法，采用傳統的激光數控打孔模型很難達到精確的孔徑。我們提出的控制工件旋轉速度和激光脈沖能量進(jìn)行激光打孔的新模型是有效的。

采用新的數控模型對集成電路引線(xiàn)模具進(jìn)行激光打孔，孔型精度大大提高，可以得到3.5μm的孔徑。

16.用做耐磨金剛石涂層

美國SP3公司可提供從表面粗糙度低于10nm的超光滑納米晶金剛石到表面粗糙度達10μm以上的可控微米晶產(chǎn)品，可理想的應用在耐磨表面包括密封及軸承等場(chǎng)合，微米晶金剛石薄膜則非常適合應用在化學(xué)機械拋光領(lǐng)域。這兩種CVD金剛石薄膜產(chǎn)品均適用在條件惡劣以及對環(huán)境有苛刻要求的場(chǎng)合，它們表現出的高硬度、低摩擦系數、高耐磨性以及出色熱導率超過(guò)其它任何材料。

當前，晶圓制造業(yè)正向著(zhù)22nm以及高腐蝕磨料(包括銅和鎢)加工環(huán)境下的更小幾何尺寸方向發(fā)展，而粗糙度可控的金剛石正在發(fā)展成為一種用于化學(xué)機械拋光的新型材料。、

17.在鉭噴絲頭表面覆加金剛石膜

噴絲頭是化纖紡織上的關(guān)鍵部件，其性能好壞將影響到紡絲質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本等多項經(jīng)濟指標。一般情況下，噴絲頭的材質(zhì)應符合以下幾個(gè)要求：

(1) 機械加工性能好;

(2) 耐腐蝕性能好，能承受酸堿環(huán)境的腐蝕;

(3) 有足夠的強度和硬度，能承受一定的沖擊和工作壓力，且在紡絲過(guò)程中不易變形;

(4) 成本低。

化纖行業(yè)用噴絲頭過(guò)去一直用金鉑合金，制造成本太高，現在人們嘗試著(zhù)用相對價(jià)廉的鉭來(lái)代替金鉑合金制作噴絲頭。鉭噴絲頭面臨以下兩個(gè)問(wèn)題：

(1) 提高其硬度，防止變形所造成的噴絲頭報廢;

(2) 提高其在堿性工作條件下的耐腐蝕能力。

對鉭襯底進(jìn)行碳化處理有助于提高金剛石薄膜在其表面的附著(zhù)力，從而使金剛石薄膜能成功地沉積于鉭噴絲頭表面。

通過(guò)改變熱絲CVD的工藝參數可在鉭噴絲頭表面得到不同粒徑的金剛石薄膜。

所制備出的成品金剛石薄膜鉭噴絲頭，其可紡性能及紡絲質(zhì)量都達到或超過(guò)傳統噴絲頭，完全可以取代金鉑噴絲頭，從而大幅度降低生產(chǎn)成本，同時(shí)，金剛石薄膜粒徑的減小對噴絲頭表面的硬度及紡絲質(zhì)量有著(zhù)有利影響。