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最新消息| 培育鉆石技術的興起與現狀 | 2022-04-11 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/omn/20211119/20211119A08RIX00.html" 在眾多的奢侈品中，鉆石飾品一直都以其晶瑩剔透，尊貴典雅和歷史久遠而屹立世人面前。“鉆石恒永久，一顆永流傳”的廣告語幾乎在每一個人的心目中都刻了深深的烙印，一枚鉆戒成為了結婚訂婚程序之中必不可少的一部分，鉆石飾品似乎已經成為每一個女性必須的奢侈品之一了，在中國選用鉆石戒指作為訂婚戒指的文化還在不斷發展中。1興起當前，在金剛石所有的應用中培育鉆石最受資本青睞，而高品質的培育鉆石已由實驗室走向市場。2016年，Swarovski培育鉆石品牌Diama面世，并在2020年，推出培育鉆石彩色系列。2018年，DeBeers集團創立培育鉆石品牌Lightbox，該品牌依托元素六公司強大的技術保障及其母公司的珠寶行業背景，在成本產量、品質控管及品牌打造方面占據顯著優勢。2019年，美國最大珠寶零售商Signet線上銷售培育鉆石。2020年，國際寶石學院IGI鑒定了兩顆質量分別為21.91g和23.13g的培育鉆石，美國寶石學院GIA推出新版培育鉆石檢測報告。2培育方法經過多年的研究發展，目前有多種方法可以成功的制出合成鉆石，其中兩種方法已經商業化，即化學氣相沉積法，簡稱CVD法和高溫高壓法，簡稱HPHT法。2.1CVD合成鉆石的原理CVD合成鉆石是在較低的合成溫度，壓力條件下，用化學反應，分離出碳源氣體中的原子和分子，重新在基底（種晶）上，由于吸附作用沉積形成晶體生長的技術，碳源氣體在鉆石熱力學亞穩區域，被離解成自由基（碳原子和氫原子或者甲基CH3和H原子），并在一定的溫度壓力條件下在基底上形成鉆石，當基體使用天然的或者HPHT法合成鉆石時---即同質外延生長鉆石晶體--在基底上將生長出單晶鉆石，而使用硅、鎢、鉬做的襯底時，在基底上將長出多晶體的鉆石膜。MPCVD（微波等離子CVD）技術能夠合成出，純凈度較高的金剛石。其主要特點是，等離子體中產生原子氫的濃度大，沒有電極污染，能夠較高壓力下產生穩定的等離子體，生長的金剛石膜的質量較高，其設備也是國外科學家研究的重點。微波法能夠制造大面積，高質量的金剛石，是未來人造金剛石最理想的方法，該方法已經在國外得到了很好的應用，如導彈頭罩、光學紅外窗口等。MPCVD法能夠制備高級的金剛石，經過加工以后可以制作鉆石等裝飾品，其價格僅為天然鉆石價格的四分之一左右，只是微波設備和技術成本投資較大。然而，國內掌握MPCVD技術的廠家并不多，目前依舊是歐美廠家占主導。目前市場上主流公司包括Norton公司，Crystllume公司，Lambda.Technologies公司，ElementSix公司，Fraunhofer公司，ASTeX公司，Westlnghouse電氣公司，IBM公司，ApolloDimond公司，DeBeers公司等，這些公司都在使用MPCVD法培育鉆石。由于純度高的單晶金剛石不僅能夠做成珠寶。電學、光學、力學和熱力學等方面的優異特性還能夠使它在半導體、5G通訊、高端裝備、軍工科技領域作為核心材料使用。（掌上湖南）值得關注的是，湖南航天長沙新材料產業研究院有限公司金剛石設備及制品產業化項目致力于MPCVD金剛石設備及制品的研制，技術轉化和人才培養，將進一步提升我國金剛石制備和應用水平，對推動金剛石的產業化有重要戰略意義。（中國超硬材料，2020No3，p94）2.2HPHT法生長金剛石單晶，碳源被放置在高溫端，籽晶被放置在低溫端。寶石級金剛石單晶的生長過程，是金剛石的溶解和再析出過程。由于，觸媒中的碳素濃度與溫度有關，高溫端和低溫端碳素濃度梯度的存在，促使碳素由高溫向低溫端擴散，并在籽晶上析出，實現晶體的外延生長。合成鉆石與天然鉆石相比有以下優勢：(1)成色可控制，可根據市場和客戶的需求生產不同品質的鉆石;(2)尺寸可控，可根據需要生產不同尺寸的鉆石;(3)，顏色可控，可根據客戶的喜好生產不同顏色的鉆石;(4)人造寶石級鉆石的材質可以量身定做，可以定做各種紀念意義的鉆石;(5);大顆粒人造鉆石較低的生產成本更能滿足大規模的工業應用需求;(6)人造寶石級鉆石成本較天然鉆石有明顯的優勢。因此，發展潛力巨大。3現狀2021年11月6日，征世科技新品發布會在進博會消費品展區隆重舉辦，一顆16.42克拉的CVD培育鉆石“MagicPrincess”在全球首度亮相。2013年CVD鉆石才開始逐步進入珠寶市場，由于技術條件的限制，CVD法培育的鉆石毛坯普遍厚度不足，因此當時CVD的重量大多為0.3克拉--0.70克拉之間。由ApolloDiamond生產的CVD鉆石（0.27--0.62克拉）顯示出強烈的粉紅色可與頂級天然粉紅色媲美。到了2015年，隨著CVD的技術突破達到了5.19克拉，但凈化度和顏色等級稍遜，僅為j色，VS2凈度。隨著CVD技術的進一步發展，CVD培育鉆石的克拉重量也隨之變大，2018年美國的CVD培育鉆石公司WashingtonDiamond己經將重量記錄提升到了9.04克拉，但這顆鉆石的品質仍受限于顏色和凈度，為l色VS2凈度。(超硬材料，2021年總第02期16--17（培育鉆石）天然鉆石屬于非再生資源，形成于地表下超過100公里深處，再伴隨著火山噴發等地質活動上升到地面，地幔中的高溫高壓使碳元素結晶形成鉆石，偶爾會將周圍的塵埃或液體雜質包裹進去，因此，天然鉆石十分珍貴。俄羅斯圣彼得堡的NewDiamondTechnology培育鉆石公司制造出了一顆重達129.47克拉尺寸為29.5x29.5x21mm的Ib型HPHT單晶培育鉆石毛坯（如下圖），再一次打破了大顆粒培育鉆石世界紀錄。129.47克拉培育鉆石再創世界紀錄培育這顆鉆石耗時400小時左右，培育速度達到了65mg小時。公司方面認為，這預示著未來大顆粒培育鉆石市場將會有一次極大的躍升。另外，隨著開發的不斷進步和設備的更新，培育鉆石毛坯的制造成本也會繼續下降。NewDiamondTechnology公司成立于2014年，目標就是大批量生產最高品質的單晶鉆石。2018年憑借一枚重達103.5克拉的培育鉆石（如下圖），讓整個行業為之震動。103.5ct培育鉆石行業近年來經歷了高速發展，人們從最初的懷疑和排斥，到現在的擁護和支持，其中浸透了大量從業者的汗水。（中國超硬材料網）4結語4.1高品質的金剛石，經過切割、打磨、拋光加工成鉆石珠寶后具有裝飾觀嘗屬性、金融投資屬性和文化傳承屬性，多年來受到投資者、消費者的追捧和喜愛。大尺寸培育金剛石制備技術的成熟，為珠寶行業開辟了新的巿場領域---培育鉆石。4.2大尺寸高質量SCD關鍵技術的突破，并伴隨著消費者對培育鉆石認知度和接受度的提高，能夠有效緩解當前國內珠寶市場對天然鉆石100%依賴進口的問題。4.3相較天然鉆石，培育鉆石最大的特點是產量不受限制，價格低廉。近年來，隨著技術不斷進步，培育鉆石的產量、品質，都有了顯著的提升，同時成本也進一步下降。4.4天然鉆石通常是經過數十億年形成的，大約在地球50公里深處，那里有高壓和1000攝氏度以上的溫度，ANU物理研究學院的Bradby說。一個國際科學家團隊在實驗室里，在室溫下幾分鐘內就制造出了鉆石。4.5鉆石被認為是地位，財富和浪漫的象征，隨著科學家對鉆石的了解越來越多，近年來鉆石開始失去這些神秘感。4.6未來天然鉆石和培育鉆石可以做到共存嗎？（1）隨著鉆石礦藏資源的枯竭，培育鉆石正在彌補天然鉆石的供應短缺；（2）從科學的角度來看，培育鉆石與天然鉆石沒有區別都是碳元素構成，硬度都是莫氏10，物理特性和化學成分沒有區別，但最關鍵的還是消費者的認知；（3）培育鉆石近兩年發展速度極為驚人，不僅因為本身價格相對天然鉆石低很多，更因為新一代消費者的崛起和意識改變；（4）培育鉆石對消費者的關鍵吸引力在于低價，可以花同樣乃至更低的價格買到更大的鉆石，目前市場上培育鉆石的價格大約為天然鉆石60%左右，未來會更低；（5）對于珠寶商和珠寶零售商來說，還是基于培育鉆石的高利潤吸力；（6）在接受MVI調查中，有95%的珠寶商認為經營培育鉆石的利潤更高。其中有78%珠寶商認為，經營培育鉆石比經營天然鉆石高16%至40%。第六屆國際碳材料大會暨產業展覽會培育鉆石論壇The6thInternationalCarbonMaterialsConference&ExpositionLab-grownDiamondSession2021年12月13-15日上海跨國采購會展中心一.論壇概況近年來，培育鉆石，憑借其環保理念，價格優勢逐漸成為新生代消費者滿足悅己需求的選擇，培育鉆石行業逐步崛起，勢不可擋，將迎來前所未有的爆發期。同時，天然鉆石與培育鉆石的博弈將會是“持久戰”，如何合作與分配？培育鉆石在珠寶行業如何定位？如何使培育鉆石更有辨識度？中國培育鉆石市場如何擺脫傳統珠寶渠道，這需要新建渠道、多方合作，這同樣也是一條荊棘之路，無法一蹴而就！另外，多元化的題材，更廣泛的材質與工藝表達，時尚、個性、跨界、融合將是培育鉆石產品吸睛的法寶，這就需要品牌故事結合發展理念，為培育鉆石開拓獨特發展道路，打開消費市場！基于此，Carbontech2021培育鉆石論壇以“培育鉆石品牌文化”為主題，重點邀請國內外主要的培育鉆石生產商、供應商、品牌商以及珠寶首飾設計界、工業設計界、時尚時裝行業、營銷領域的專家齊聚一堂，圍繞培育鉆石的技術發展、產能、供需、設計、品牌推廣展等方面展開討論，攜手共贏，共同打造培育鉆石中國創新發展之路！二.組織機構主辦單位：DT新材料中國超硬材料網承辦單位：寧波德泰中研信息科技有限公司支持單位：廣州鉆石交易中心、上海市首飾設計協會支持媒體：Carbontech、材視科技、鉆石觀察三.論壇信息與活動亮點論壇時間：2021年12月13-15日論壇地點：中國·上海上海跨國采購會展中心論壇目的：以打造培育鉆石品牌文化為主題，找準培育鉆石在珠寶行業定位為目的，為培育鉆石開拓獨特發展道路，打開消費市場。論壇亮點：結合培育鉆石工業生產、設備，下游市場、品牌等供應鏈，共同打造培育鉆石生態圈，推動科技發展，拓寬消費市場頂尖媒體推流：現場邀請國內外媒體采訪報道，促進廣大消費者科普了解培育鉆石，為品牌方推廣宣傳，共同打造培育鉆石獨特的時尚圈四.培育鉆石論壇會議議程論壇主席：沈錫田，中國地質大學(武漢)教授論壇地點：三樓3M1A會議室 關鍵字標籤：https://www.purediamond.com.tw/ |
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