「流水線上「種」鑽石，一周培育一克拉？中科院寧波材料所get新技能……」最近寧波材料所頻繁上熱搜，登頭條，人氣居高不下，而「人造鑽石的技術」更是吸引了媒體的目光，連中央電視臺財經頻道都對這項技術進行了詳細的報導。但是很多人還是對此有大量的疑問：一周能長一克拉鑽石？這是什麼神仙種子？是騙局or真相？
——Carbontech
近日，在科技創新創業匯報會上，中科院寧波材料所的「培育鑽石」項目成果備受矚目。據悉，在實驗室環境下，培育一顆1克拉的鑽石僅需要一個星期！！
據專家介紹，培育鑽石的過程就像種糧食，需要「種子」與「養料」。首先要有一個天然鑽石的籽晶片作為「種子」，還需要用到甲烷氣體作為「養料」。甲烷在能量作用下，形成了碳的等離子體，這些等離子體就像灰塵一樣，在空氣中慢慢依附到金剛石的籽晶片上，一點一點地沉積上去。從甲烷氣體中分裂出的碳原子沉積在「種子鑽石」上的「生長」速度高達每小時0.007毫米，在實驗室環境下，僅一星期就可以「培育」一顆1克拉大小的鑽石。其硬度和純淨度都可以媲美天然鑽石，價格卻只有天然鑽石的六分之一！
中國製造打破130年世紀營銷大騙局!
「鑽石恆久遠，一顆永流傳」20世紀最成功的營銷，沒有之一。戴·比爾斯（De Beers）的一則廣告文案，將鑽石帶入了人們的視野。鑽石璀璨閃耀，稀缺珍貴，以其獨特魅力，徵服了一代又一代的消費者，成為現代人對愛情的期望與象徵。這也是一場精心編織的世紀營銷騙局！！
21世紀，工業迅猛發展，培育鑽石技術開始漸漸成熟。而我們中國培育鑽石技術引領全球，2018年中國寶石級培育鑽石產量達到130萬克拉，產量佔據全球總量的90%以上，換句話說，10顆鑽石裡有9顆是中國製造，不管你來自哪裡，都有可能把中國鑽石帶回家！！
要問製造技術哪國強，世界製造找中國！中國人的製造技術究竟有多強呢？僅需短短幾個星期，一顆完美無瑕的鑽石就能誕生！所耗費的成本僅僅是自然鑽石的一半！並且這些人工鑽石在色澤紋理上，和天然的鑽石沒有區別。
中國培育鑽石行業的步步緊逼，迫使戴比爾斯在2015年將廣告語改成了：Real is Rare Real is Diamond。言外之意就是說，人造的鑽石不行啊，不值錢的，快別買了！
為此他們花了4000萬美元，造了一臺人造鑽石鑑定器，然而並沒卵用。因為大家都是這麼個心理狀況，我買鑽石不就是給人看的麼，既然看起來完全沒區別，那我為什麼要花10倍的價格買天然的鑽石。眼見這招完全不起作用，2018年，戴比爾斯無奈拿出了大招，成立了Lightbox Jewelry實驗室，用來「培育」鑽石。
騙了全世界130年的鑽石騙局，終於敗給了中國製造！
培育鑽石有市場嗎?
2018年，中國作為僅次於美國的第二大全球鑽石消費市場，鑽石飾品銷售額達到約1100億元，但國內鑽石礦產極少，且達不到寶石級，幾乎所有的鑽石裸石依賴進口。由於天然鑽石的開採既會對生態資源造成極大破壞，又有長期以來由於資本的控制、人為的壟斷造成的價格過高的問題，實驗室培育鑽石才作為天然鑽石的替代出現。
據摩根史坦利預估，目前培育鑽石僅佔全球鑽石市場的1%，銷售額約在7500萬到兩億美元之間，到2020年市場佔有率可能增長到20%。
隨著我國培育鑽石生產技術水平的提升，培育鑽石產品產量將呈增長趨勢，預計，2019年國內寶石級培育鑽石產量將在200萬克拉左右，到2021年將有望達到700萬克拉。
世界各地均有鑽石產出，已有30多個國家擁有鑽石資源，產量前五位的國家是澳大利亞、薩伊、波札那、俄羅斯、南非。這五個國家的鑽石產量佔全世界鑽石產量的90%左右。
但在培育鑽石領域，中國已經成為全球最大的原料生產國，2018年中國寶石級培育鑽石產量達到130萬克拉，產量佔據全球總量的90%以上。
另外，金剛石是近幾十年中最有潛力的新型功能材料之一，但天然金剛石由於數量少，價格高等因素很大程度上限制了其市場應用。人工培育金剛石的出現，大大緩解了工業需求。而且人造金剛石具備與天然金剛石相同的結構而且有與之相媲美的性能，同時成本相對天然金剛石低廉，因而具有廣泛的工業應用以及商業前景。
業內人士認為，中科院的科技突破將進一步提升中國培育鑽石產業的競爭力，未來中國培育鑽石產業發展前景良好，商機無限!
金剛石虛有其表，華而不實？
虛有其表，華而不實，不是金剛石的風格！金剛石作為新材料的代表，集眾多閃光性能於一身，除了作為珠寶首飾，還以其優異的力學性能在高端製造業如精密工具、耐磨零件、切削工具、光學元件塗層、電子產品配件加工等領域有廣泛應用。
事實上，單晶金剛石不光是「工業牙齒」，還是「終極半導體」。以金剛石為代表的第三代寬禁帶半導體材料及器件是未來集成電路的基礎，引領著資訊時代的發展，並且在生物檢測和醫療、平板顯示、環保工程、功能器件等多個高新技術領域都有巨大的應用潛力。
實驗室如何培育鑽石？
目前市場上普遍鑽石培育方法主要是高溫高壓法(High Temperature High Pressure，HTHP)，化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)。
（1）高溫高壓（HPHT）鑽石培育技術
作為第一代的鑽石生長技術,高溫高壓技術完全模擬天然鑽石的生長過程，在地上重現碳元素層的反應並將石墨轉換成鑽石。HPHT法合成鑽石的生長發生在裝置內的一個小艙室裡，該裝置能夠產生非常高的壓力。在艙室內鑽石粉末原料溶解在熔融的金屬助熔劑中，然後在晶種上結晶，以形成合成鑽石晶體。結晶過程需要數周至一個月或更長時間，以形成一個或幾個晶體。然而此方法製作的合成鑽石多數未能達到寶石級，一般應用於鑽探、切割、航天、電子工業、熱交換等領域。
目前世界上流行的高溫高壓合成鑽石的設備主要有兩面頂（belt，歐美國家主要流行）、六面頂（我國特有）和分割球（bars split sphere,俄羅斯）或改良的分割球（Gemesis公司）。
原理：高溫高壓合成法又稱為種晶觸媒法。石墨是低壓穩定相，金剛石（鑽石的礦物學名稱）是高壓穩定相。由石墨直接向金剛石進行轉變，所需的壓力和溫度條件都很高，一般需要10GPa、3000℃以上的壓力和溫度。如果在有金屬觸媒參與的條件下（如Fe、Ni、Mn、Co等以及它們的合金），石墨變為金剛石所需要的溫壓條件將大為降低，所以目前高溫高壓法合成鑽石都有金屬觸媒參與。作為溶劑的金屬觸媒處於碳源（一般為石墨）與金剛石籽晶之間。碳源處於高溫端，籽晶處於低溫端，由於高溫端的碳源的溶解度大於低溫端的溶解度，由溫度差所產生的溶解度差則成為碳源由高溫端向低溫端擴散的驅動力，碳源在籽晶處逐漸析出，金剛石晶體漸漸長大。由於晶體生長的驅動力是由溫度差所致，因此也將該方法稱為溫度差法。
高溫高壓合成鑽石的基本特徵：HTHP合成鑽石常為立方體、八面體及二者的聚形；顏色常為黃色、黃褐色，內部常見有色帶、金屬包裹體等特徵，未熔的金屬包體呈針狀、片狀、小柱狀或不規則的外觀，具金屬光澤，致使合成鑽石有磁性。合成鑽石在長波紫外線下通常無螢光，短波下常有黃色、綠黃色、橙黃色的螢光，合成鑽石在超短波紫外線或陰極射線下有特徵的分帶現象，不同的生長區顯示不同顏色的螢光分帶。
目前，國內寶石級金剛石單晶的高溫高壓合成與設備研究的頂級科研機構主要有：
高溫高壓合成金剛石科研機構
吉林大學超硬材料國家重點實驗室
團隊介紹：超硬材料國家重點實驗室是我國唯一的以高壓科學與超硬材料為主要研究方向的國家重點實驗室，所在學科是教育部「211工程」、「985工程」和「一流大學一流學科」項目重點建設學科，教育部首批指定2個「雙一流」建設學科，國防科工局布局的「國防特色學科」，為我國重要的高壓科學和超硬材料研究基地。
團隊成就：實驗室以高壓科學和超硬材料基礎研究為核心，解決國家現代化建設、國際前沿領域重大科學與應用問題，取得了眾多國際、國內領先的科學成果。國際上最早獲得百萬大氣壓的五個實驗室之一，國內第一片CVD金剛石薄膜，世界上第一片按設計圖案選擇性生長的金剛石薄膜，國內最早開展大尺寸CVD單晶金剛石高速生長，國際上能夠實現人工合成全部四種寶石級單晶金剛石的少數實驗室之一，建立了高壓下原位多物理量聯合測量、晶體結構預測技術，發現了系列長程有序非晶碳等超高硬度的新型結構和材料，國際上首次理論預言了並被實驗證實的高壓下金屬鈉絕緣體轉化和轉變溫度超過200K的高壓下高溫超導體等。「超高壓下簡單分子凝聚體系的新奇結構相變和壓力效應」、「高壓下鈉和鋰單質及二元化合物的結構與物性」成果分別獲得2014年、2015年國家自然科學獎二等獎；「陸域天然氣水合物冷鑽熱採關鍵技術」成果獲得2016年國家技術發明獎二等獎。
（網址：http://nlshm-lab.jlu.edu.cn）
四川大學高壓科學與技術實驗室
團隊介紹：高壓科學與技術實驗室是依託四川大學原子與分子物理研究所建立的，前身是1983年成都科技大學(現為四川大學)和中國工程物理研究院流體物理研究所聯合創建的高溫高壓物理研究所。1995年被四川省教委評為省重點實驗室。
團隊成就：從建立之初，依託實驗室的二級輕氣炮、激波管和國產鉸鏈式六面頂壓機等重要設備，根據科研、教學、生產相結合的指導精神，在與中國工程物理研究院科技人員的合作下，實驗室致力於動、靜高壓科學領域的研究與應用，並使實驗室成為國內最早開展對人造金剛石及立方氮化硼合成系統研究的單位之一。同時積極與國外合作，聘請日本最早合成出金剛石的若槻雅男（Masao Wakatsuki）為客座教授，互派學者交流學習，並共同承擔了日本文部省的合作項目兩項，還與其發起成立了亞洲高壓會議，在國際上產生了重要影響。
（網址：http://lvp.scu.edu.cn）
（2）化學氣相沉積法（CVD）鑽石培育技術
CVD技術是第二代的鑽石生長技術，它用微波的方式讓鑽石可以在高溫低壓的環境下批量地生長，大大增加了鑽石的產出效率。CVD法沒有觸媒的參與能得到純淨度很高的鑽石，達到寶石級，所以多被應用於珠寶市場。
原理：化學氣相沉積（CVD）通常是在高溫等離子的作用下，含碳氣體被離解，碳原子在基底上沉積成鑽石膜。基底可以是非鑽石材料，但單晶鑽石通常是碳原子在鑽石基底上沉積而形成。含碳氣體通常是指含氮、甲烷和氫的混合氣體，甲烷是合成鑽石碳原子的來源，氮可以增加生長速度，氫可以抑制石墨的形成。通常CVD合成鑽石是在低壓高溫條件下進行，壓力一般小於一個大氣壓，溫度在1000度左右。
CVD合成鑽石的基本特徵：CVD合成鑽石單晶大都呈板狀，偶爾可在邊部見到小的八面體面和菱形十二面體面。早期的CVD合成鑽石顏色多為暗褐色或淺褐色，而近期發現的CVD合成鑽石被證明經過後期高溫熱處理，因此顏色為無色或近無色。CVD合成鑽石內部包體較少，個別可見到針點狀、黑色不規則包體。但並不能作為區別天然鑽石、HTHP合成鑽石的依據。CVD合成鑽石中不會出現金屬包體，因此不具有磁性。
MPCVD（微波等離子體CVD）技術
MPCVD（微波等離子體CVD）技術是目前國內外製備單晶金剛石應用最廣泛的方法。MPCVD（微波等離子技術）因為能夠製備大面積、高質量的金剛石，被認為是未來製備人造金剛石最理想的方法，國內這項水平也還處在起步階段。
主要特點：等離子體中電子密度高，產生原子H的濃度大，沒有電極汙染，能夠在較大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。微波法能夠製備大面積、高質量的金剛石，是未來製備人造金剛石最理想的方法，該方法在國外已經得到了很好的應用，如飛彈頭罩，光學紅外窗口等。微波CVD法能夠製備高品級的金剛石，經過加工後可以作為鑽石等裝飾品，其價格也僅天然鑽石的四分之一左右，只是目前微波設備和技術成本的投資較大。
從整體市場上看，目前國內鑽石市場還處於被歐美廠商壟斷的狀態。目前市場上主流的鑽石公司包括Norton公司、Crystallume公司、Lambda Technologies公司、Element 6公司、Fraunhofer公司、ASTeX公司、Westinghouse電氣公司、IBM公司、Apollo Diamond公司、De Beer鑽石公司，這些公司都在使用MPCVD法培育鑽石。
由於純度高的單晶金剛石不僅能夠做成珠寶，其在電學、光學、力學和熱學等方面的優異特性還使它能夠在半導體、5G通訊、高端裝備、軍工等科技領域作為核心材料使用。因此，國內的鑽石培育市場在近幾年發展快速，據統計，2018年，國內自主生產供應的寶石級培育鑽石約37.5億元，相比2016年的0.4億元，呈現了幾何級的增長。
然而國內掌握MPCVD技術的廠家並不多，目前依舊是以上提到的歐美廠家佔主導，國內廠家比如黃河旋風、中南鑽石、豫金剛石都已經涉足該領域，但量產一直是難點。
而量產這一難點的根源在於微波等離子體在真空環境下的控制很難。在市場應用上，目前培育鑽石最大的市場還是在珠寶上，因為與天然鑽石相比具備明顯的價格優勢；而在科技領域中，要實現規模化生產並降低成本還需要一定時間。
目前，國內CVD合成金剛石與設備研究的頂級科研機構主要有：
CVD合成金剛石科研機構
北京科技大學新材料技術研究院功能材料研究所
團隊介紹：碳基材料與功能薄膜研究室隸屬於北京科技大學功能材料研究所，共有教師科研人員4人。研究方向主要有：大面積高品質自支撐金剛石膜製備與加工、碳材料（金剛石、碳納米管、石墨烯等）光電器件的研究與應用、CVD金剛石單晶生長與應用、高功率電子器件熱管理、新型功能薄膜材料及其製備技術、薄膜表面功能化修飾、高級電化學水處理技術、氮、碳和氧化物硬質膜與超納米金剛石摩擦磨損應用、等離子體表面合金化與等離子體診斷等方向的研究。
團隊成就：研究室立足於應用科學研究，以材料基礎研究與工業實用相結合，承擔了國家科技部重點研發計劃項目、國際合作項目(中俄國際合作、歐洲地平線2020計劃等)、國防重大專項、國防創新預研與配套項目、國家863計劃、國家自然科學基金等多項課題，以及省部級和企業合作開發等項目。發表相關學術論文300餘篇，申請中國發明專利70餘項。近幾年，研究室與英國萊徹斯特大學、愛爾蘭科克理工大學、美國德州農工大學、美國阿貢國家實驗室、日本國家材料科學研究所開展了緊密的國際合作。近三年持續性接收國外中長期訪問學者和交換留學生，同時團隊成員經常性對國外高校科研院所進行訪問交流，逐漸形成了具有國際影響力的研究團隊。
（網址：http://adma.ustb.edu.cn）
鄭州大學材料物理教育部重點實驗室
團隊介紹：金屬物理與合金材料；納米粉體與功能陶瓷；量子材料計算與模擬；半導體材料物理與器件；金剛石基光電功能材料與器件。
團隊成就：實驗室先後得到了「九五」「211」工程、河南省重點學科、教育部「振興行動」計劃等專項經費的重點支持。實驗室現有冷場發射掃描顯微鏡、高溫性能試驗機、熱等加壓機、CVD薄膜沉積系統等大型實驗設備等一批結構分析和性能測試設備。
（網址：http://www5.zzu.edu.cn）
武漢工程大學等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室
團隊介紹：圍繞新材料的製備、開發應用的需要，進行電磁場模擬和等離子體模擬，結合等離子體診斷技術，開展微波等離子體技術、脈衝放電等離子體技術以及射頻等離子體技術與裝備的研究與開發，開發出與目標材料的製備和加工具有良好適應性的系列等離子體源和等離子體化學氣相沉積系統。主要開展以金剛石膜為代表的塗層材料、以納米碳管為代表的功能納米材料的製備與產業化研究，利用多種手段開展功能高分子材料以及功能礦物材料的製備與應用研究。
(網址：https://plasma.wit.edu.cn）
基於此，2019年11月26-29日，DT新材料攜手中國超硬材料網在上海舉辦第四屆國際碳材料大會金剛石論壇，此論壇重點聚焦於5G時代，金剛石行業如何立足當下，創新突破，與時俱進。
針對培育鑽石這一熱點，Carbontech2019特邀臺鑽科技（鄭州）有限公司苑執中董事長，解讀培育鑽石全球市場供需分析，以及如何鑑別培育鑽石與天然鑽石；另外我們擬邀請中科院寧波材料所江南老師為我們揭開實驗室培育鑽石的神秘面紗；與吉林大學賈曉鵬教授共同探討高溫高壓合成大尺寸金剛石研究問題；俄羅斯Wonder technology公司為我們提供CVD技術指導的同時，也將在會場尋找合作夥伴；同樣，鑽石的璀璨閃耀離不開切割加工，優秀的切割工藝為金剛石添上神秘光彩！印度STPL公司在為我們帶來獨特先進的雷射切割技術的同時，也將進行最新成果展示；南京質子源工程技術研究院劉友春老師為我們解讀MPCVD高穩定磁控管微波源技術與應用……更多精彩報告等待你的參與。
相關議題
同期我們將會針對全球培育鑽石珠寶市場發展現狀及展望舉辦Workshop系列活動，有幸邀請了廣州鑽石交易中心梁偉章總經理作為主席，共同探討培育鑽石在珠寶市場的成長之路。
同時，此次會議堅持「產學研結合」宗旨，針對金剛石產業鏈，設置5000m2展位，為金剛石領域相關創新產品及先進技術設備等提供展示區域，為企業提供更好的交流合作平臺。幫助參會單位解決實際問題的同時，也共同探討新技術、新突破和新發展。
carbontech2019針對5G時代下金剛石行業如何創新突破進行討論，從解決市場發展趨勢、工藝設備、導熱散熱、創新應用等金剛石行業存在的痛點出發，旨在為行業提供優質的解決方案，促進行業繁榮發展。
本次會議重點邀請單位代表主要有Element 6、STPL、Wonder technology、Seki diamond、New diamond、WEC公司（捷斯奧）、黃河旋風、華晶、中南鑽石、豫星微鑽、惠豐鑽石、厚德鑽石、四方達、沃爾德、海明潤、成都紐曼和瑞微波技術、寧波晶鑽、河北普萊斯曼金剛石科技、河南飛孟金剛石工業、寶利欣、洛陽譽芯金剛石、無錫遠穩烯、上海徵世、深圳優普萊等離子體……
Carbontech 2019在此誠摯邀請金剛石產業鏈相關人才與企業共同參與，共同促進金剛石行業快速繁榮發展！！！
（本文列出的所有相關專家和企業順序隨機排列，無排名，也不代表全部，具體信息以實際為準，若您有更好話題與建議，歡迎聯繫會務組！）
部分參會企業介紹
元素6
元素六集團（E6）是世界領先的超硬材料生產商和供應商。元素六總部註冊在盧森堡，在全球開展經營，主要製造工廠位於中國、荷蘭、瑞典、南非和英國。產品包括人造金剛石和其它超硬材料，如立方氮化硼（CBN）和矽基聚晶金剛石，另外還有硬質合金。
（信息來自官網，公司官網：https://www.e6.com）
STPL公司
STPL公司致力於為鑽石行業開發尖端的技術解決方案。STPL是為鑽石製造提供全面技術解決方案的極少數全球公司之一，包括鑽石分析和計劃，加工，封堵和拋光以及安全的鑽石交易。作為行業的引領者，STPL在印度率先開發了雷射鑽石切割技術。
（信息來自官網，公司官網：http://stpl.com）
Seki公司
Seki公司是CVD金剛石反應器的領先供應商，提供業界最廣泛的微波等離子體CVD系統選擇。不僅為客戶提供最先進的CVD金剛石反應器，還提供全面的客戶支持、系統集成和售後服務。
（信息來自官網，公司官網：http://sekidiamond.com）
河南省豫星微鑽有限公司
河南省豫星微鑽有限公司源於1989年，是集研發、生產、銷售為一體的專業從事人造金剛石微粉、納米金剛石微粉、多晶金剛石微粉、超細顆粒金剛石單晶、金剛石破碎料、整形料、鍍附金剛石(鍍鎳、鍍銅、鍍鈦)及延伸產品的高科技綜合性企業。
（信息來自官網，公司官網：http://microndiamond.com）
深圳市海明潤超硬材料股份有限公司
深圳市海明潤超硬材料股份有限公司，成立於2000年8月,國家高新技術企業。公司主導產品為石油天然氣鑽探用金剛石複合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴。目前深圳公司具有年產各種規格石油天然氣鑽探用金剛石複合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴等超硬材料產品200萬件以上的生產能力。
（信息來自官網，公司官網：http://haimingrun.com）
上海徵世科技有限公司
上海徵世科技有限公司在工業生產技術方面取得了重大突破，開創了微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)，提高了產品的質量、產能和規格精度。同時，降低了生產能耗，提升了生產效率。依託先進的MPCVD技術，研發團隊實現了實驗室成功培育CVD原石鑽胚（2007年），工業用金剛石原石（2009年），試做首飾級CVD單晶鑽石（2013）。國際上，尤其是北美市場對於實驗室培育鑽石的市場需求逐步擴大，徵世科技在18年成立了香港和紐約子公司，滿足國際市場對於高端純CVD的需求。
（信息來自官網，公司官網：https://www.zscvd.com）
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