河南工业大学材料学院教授、高新产业技术研究院首席科学家栗正新分别从超硬材料现状及问题、发展路径和创新重点、培育钻石与功能金刚石等维度,探讨培育钻石在高新技术领域的应用及展望。他说超硬材料高水平质量的发展要:
超硬材料产业经过加快速度进行发展,技术一直更新迭代,以培育钻石(LGD)合成技术为例,目前,高温度高压力方式(HPHT)合成的占80%左右原石,体积以3-5ct为主,能耗约33kgce/万克拉;而微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)合成的占20左右原石,体积大于10ct为主,能耗约137tce/克拉。
从这两种技术应用情况观察,高温度高压力(HPHT)方式生产培育钻石,国内约有1.7万台六面顶压机,每年生产工业金刚石250亿克拉。其中用于培育钻石的约5000台,产能约4000万克拉。其中50%以上产能用于陶瓷、建材、光伏硅等材料的切割、打磨、抛光加工。其他用于钻头、切削工具和磨具等。近年来随市场竞争加剧,全球HPHT金刚石产业出现量大价低的情况。
而化学气相沉积法(MPCVD)生产培育钻石,目前国内约6500台装备,年产能约1000万克拉。培育钻石生长速率小于10微米/小时,板状生长方式,功耗较大。MPCVD培育钻石的功能性用途呈现出市场曙光乍现。
一是要从出口原石向出口裸钻和成品钻转变,与裸钻加工竞争对手印度展开竞合,推动产业体系更加科学;
二是要从价值链低端向价值链高端迈进,要逐步提升品牌、渠道、设计等关键环节能力,推出个性化年轻态的高的附加价值产品。
三是要从依赖外循环为主向内外循环兼顾,以内为主,更加重视国内市场需求,开拓新的市场蓝海。
明晰超硬材料与培育钻石产业的发展路径,突出创新重点,着力在商业模式、合成技术、设计技术和加工技术等四个方面加强创新,在商业模式上更看重产业协同,保税仓建设,品牌效应和渠道连锁,更加适应新的场景式、沉浸式体验式消费业态。在合成技术上注重发挥MPCVD技术快速高效的优势,兼顾绿能与降耗。发挥HTHP技术降本增效优势,在彩钻和高纯方面有更高的效益。在设计创意方面,更看重异形、创意、文化、时尚的融合,使饰品的独特性更彰显,意涵更为丰富。在加工技术上更看重快速高效、智能化和激光新技术的运用。
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