苑博士讲钻石：CVD培育钻石的工业用途
人类一直希望将培育钻石用在各种工业用途。到现在为止只是利用HPHT生长出的小颗粒金刚石磨料的硬度，作为超硬材料，做成各种磨具，用在研磨抛光。但是在声光化电热这些方面，需要大面积的单晶钻石片状的材料 ，还在研发中，没有真正使用上。
最早是几十年前用CVD方式生长成多晶金刚石片或金刚石膜，因为表面是粗糙的多晶结构，抛光困难，所以一直未能大量应用。大约在2000年以后，用新的方式开始生长单晶钻石，单晶CVD培育钻石是在扁平片状晶种片向上生长，可以做较大面积，但是它的成本太高，无法大量生产 ，以足够低的价位在民间工业界应用。所以到目前为止还没有真正大量使用。
▲ 单晶金刚石拼接晶圆
我们在研究的方向：
含硼CVD多晶膜、片用作水处理的电极 ，作为净水处理，消除水中有机生物、重金属，贵金属尾矿提纯，海水淡化、提炼海水中有价值金属，将水分解成氢和氧，增加电压可分解出多量的氘、氚，可作为核融合的原料。金刚石均热板，在大功率芯片、电子器件散热 有极大需求，但现在价格太高，只有军工产品才有少量需求，必须将价格降低到现在价格的1/10，民间产品才用得起。金刚石LED超短波PN结发光，金刚石晶圆上生长金刚石正、负极半导体，产生215nm之LED发光，用作超高功率LED发光、制作杀菌工具、超强激光用于切割工具、远距离击杀武器，制作半导体工业 最关键的光刻机光源。金刚石晶圆拼接方式制作CVD大面积单晶晶圆，作为LED、半导体芯片衬底 ，可完全解决散热问题及利用金刚石的多项超级优秀的物理化学性能，将使人类半导体业迈入终极第四代晶圆材料，解决人类运用硅晶圆已达极限的困扰。CVD钻石在工业上的民间用途，在这几年内将逐渐开发成熟，需求量将为首饰钻石十~百倍的份额 。培育钻石，尤其是CVD培育钻石，现在是一个正在成熟中的朝阳企业，未来在首饰钻石及工业的散热、半导体、高端电子、汽车自动驾驶、量子计算机、高端激光 …均有极大的发展空间，会是一个新纪元的开始，将持续百年以上。
作者简介
苑执中 ，中山大学钻石博士，河南国钻新材料科技有限公司 董事长，从事钻石加工、鉴定、研究及教学超过四十四年。现从事首饰钻石加工、高温高压、化学气相沉积（CVD）单晶、多晶钻石生长及应用的研究、生产。于纽约、台北、郑州设有鉴定所及钻石切磨、生长工厂。
- 美国GIA研究宝石学家 G.G.- 英国宝石学协会 GEM-A 之 D.G.A. 钻石会员及教师资格- 世界各国钻石新式样及发明专利数十件- 2009年成为全世界最高层级的宝石学会议 IGC（International Gemmology Conference）正式会员- 于世界各国发表中英文专题报告数百次，于世界各国专业刊物发表中英文论文数十篇- 著作：Diamond Researching （1999，美国纽约出版）
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又是一项颠覆性的技术，金刚石这么硬都能3D打印了？太神奇了
如果有这样一个盒子，它可以复制你看到的任何东西，包括它自己，还能将你幻想中的所有东西变成实物，你会怀疑吗，这不是魔术也不是童话，这就是3D打印机。
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超级英雄，卡通公仔，古圣先贤这些像真度高，造型精致的模型都能3D打印出来，3D打印技术早已经被形容为第三次工业革命，将颠覆传统的制造业，3D打印出来的物品一次次的让人们惊讶，让全世界都为之振奋，这不最近又称能用3D打印机打印出金刚石材料。
金刚石材料现在也可以打印了，金刚石可是世界上最坚硬的物质之一啊，它是工业上各种耐磨工具的关键部件，由于其加工难度大，很难加工成复杂的形状，如果能够打印出这种复杂的金刚石材料，就可以将这种超硬材料打印出各种复杂的形状，应用范围将更加广阔。
技术的发展又一次超乎我们的想象，这还有可能会改变整个珠宝行业，也许以后的钻石就没那么贵了。
据报道Sandvik(山特维克) 这家公司推出了，可以3D打印出金刚石的复合材料，利用该材料打印出来的金刚石，具有金刚石该有的物理特性，利用这种材料可以根据要求打印出许多定制形状，未来可能将在航空航天，汽车，电子等行业中使用这种材料。
金刚石也就是我们所说的钻石的原身，是一种由碳元素组成的矿物，与铅笔芯的主要成分石墨一样，都由碳原子组成，但结构的差异让石墨在莫氏硬度等级中排列最低，而金刚石是最高的，造成这么大的差距就是在形成过程中压力和温度不同。
金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质之一，由于其硬度很高，经常被用于制作各种工艺品和工业中的切割工具。
随着科学技术的发展，以前要几十亿年才形成的天然金刚石，现在用机械制造只需要几天时间就能造出人造金刚石，只要用机器创造出相应的温度和压力条件就能合成出金刚石，现在中国生产的工业级合成金刚石年产量占世界份额的90%以上。
3D打印技术经过多年的发展，我们见到过或者已经在使用它打印出来的各种工艺品，日常用品，建材等，现在各行各业中都有它的身影，也在慢慢改变一些传统行业，改变我们的生活。
这项一次次让人们惊叹的技术，其实已经有了上百年的发展历程，如何将一个虚拟的物体快速变成实物，早在一百多年前的美国，就有人产生了这种想法，他们开始研究照相雕塑技术，渴望能像照相洗印一样简单的获得一个立体的实物，虽然这一想法在当时并没有得到实现，但这已经成为3D打印技术发展的开始。
上世纪八十年代，随着二维打印和电脑辅助设计CAD技术的成熟，让3D打印成形成为了可能；1984年美国人利用光敏液态树脂在紫外线照射下固化的方式，制造出了第一个实物，第一台3D打印机由此诞生。
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就如同做米饭需要大米一样，3D打印也需要最主要的元素那就是材料，用来打印的材质按形态可以分为固体，粉末，液体，还可以分为塑料，金属等不同材质。
3D打印材料一般分为两类
一类是比较常用的材料主要有ABS，PLA，PETG，HIPS，这些塑料类材料的熔点低，它们在外观上的区别不是特别大，但在材料的功能上区别却很大。
这一类材料打印成形的方式叫熔丝沉积，它是将丝状热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，按照电脑的指令喷挤在制作面板上，经过低温固化层层堆积，最终打印出成品。
另一类是金属类材料，它们在某些方面的特性就特别明显，金属类材料打印成型给它的材料限定了极高的门槛，粉末材料必须达到微米级别，而且还要经过混合搭配保证它的强度，精度和粘合度等各方面性能，
一些金属类已经可以使用3D打印了，如钛合金，不锈钢等，都是通过粉末材料打印，具有熔化烧结粘合的特性，打印物品时由上方的激光头发射出高温的激光束，进行选择性的烧结，粉末迅速熔化粘合成形，工作台下降铺粉打印直至完成。
能够打印出金刚石材料的工艺，也应该是利用金刚石粉和聚合物材料的浆料，在紫外线照射下逐层堆积成形的，但是打印出来的金刚石还是与天然的金刚石有差别，例如说光泽上就没有天然金刚石的光泽，所以也就限制了在珠宝行业的使用，看来要想钻石降价还要再等了。
随着人们对个性化需求的增加和材料技术的发展，将来每个人都能使用上，通过3D打印技术打印出来的房屋，衣服，食物等物品，3D打印技术究竟将给人类带来一个怎么样的未来嘞？不知道下一次它又能打印出什么让我们惊叹的物体来。
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