人造鉆石行業研究：新消費賽道崛起，滲透率快速提升

2021/11/12

實驗室黑科技將鉆石培育時間極致壓縮

金剛石俗稱鉆石原石，是碳元素的固體形式。金剛石具有所有天然材料中最高的硬度和導熱性，且化學穩定性極強，這些特性使得金剛石可廣泛應用于切割和拋光工具等工業生產過程中。按照形成過程，金剛石可以區分為天然金剛石和人造金剛石。天然金剛石原生礦的分布極不均勻，主要分布于非洲中部和南部、澳大利亞、俄羅斯、加拿大等地，由于分布集中度高以及開采難度大，天然金剛石成為一種貴重的非金屬礦產。人造金剛石是在實驗室內模擬天然鉆石的自然形成環境所培育出來的合成鉆石，19 世紀 40 年代，美國、瑞典和蘇聯針對人造金剛石開展系統研究，最終于 1954 年首次實現商業用途的人造金剛石。人造金剛石與天然鉆石具有相同的物化屬性，均由立方晶體形式的純碳組成。不同于天然金剛石需要在地球表面下經過數百萬年自然形成，人造金剛石可以在幾周內培育形成。

合成方法：高溫高壓法（HTHP）V.S. 化學氣相沉積法（CVD）

人造金剛石的合成方法主要包括高溫高壓法（HTHP）和化學氣相沉積法（CVD），培育時間約為半個月到一個月，高溫高壓法合成原理是模擬天然金剛石的生長環境，將石墨粉放置在壓機底部，將壓機內部設置為恒定的超高溫、高壓條件（通常壓力為 5.4GPa，溫度為 1400℃），溶劑金屬熔化后得到高純度碳源，輸送至底部進行沉淀，得到人造金剛石。采用高溫高壓法培育超過 10 克拉的大顆粒鉆石毛坯大約需要兩周時間。