鉆石，也叫金剛石，是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。從被人們發(fā)現(xiàn)之初，就與權(quán)力、財(cái)富緊緊相連。
實(shí)際上，金剛石除了鉆石高端裝飾應(yīng)用以外，在眾多高新技術(shù)領(lǐng)域如芯片、微電子、量子、光學(xué)、超精密加工、高端醫(yī)療等領(lǐng)域均有極佳的應(yīng)用前景，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。
在寧波，就有一家名為寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司的企業(yè)（甬股交掛牌代碼：720151），結(jié)合寧波材料所的力量，用“黑科技”把鉆石種到了“實(shí)驗(yàn)室”里，引到了“流水線”上。
據(jù)了解，這家企業(yè)也是國(guó)內(nèi)行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模最大、產(chǎn)量占全球四份之一的化學(xué)氣相沉積（CVD）大單晶金剛石生產(chǎn)制造商，它在生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)上的突破，更是讓中國(guó)這個(gè)金剛石大國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈從中低端迅速跨入了國(guó)際合成金剛石應(yīng)用高端市場(chǎng)。
打破國(guó)外設(shè)備壟斷
金剛石具有一系列極其卓越的物理化學(xué)性質(zhì)，如具有極高的硬度和彈性模量、很高的斷裂強(qiáng)度、極低的摩擦系數(shù)和非常低的熱膨脹系數(shù)等等。這些特點(diǎn)使其長(zhǎng)久活躍在功能材料和工程材料研究的實(shí)驗(yàn)室中，是無數(shù)科研專家揣摩的主題。
寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司就是脫胎于寧波材料研究所的一支研究團(tuán)隊(duì)，2013年正式成立。
總經(jīng)理張軍安告訴記者，晶鉆科技可以說是全球“培育鉆石”這條賽道上最早一批“嘗螃蟹的人”，傳統(tǒng)合成金剛石的方法主要是依靠高溫高壓，而晶鉆“培育”出來的鉆石主要是采取了一種名為化學(xué)氣相沉積（CVD）的技術(shù)。
何為CVD技術(shù)？這個(gè)過程和“種植”類似，形象來說，就是在超真空培養(yǎng)倉中，用小鉆石作為“種子”，通入碳源氣體，讓“養(yǎng)料”中的碳原子在微波作用下分離出碳原子，逐漸沉積在鉆石種子上，并按鉆石的“DNA編碼”順序結(jié)晶，這種技術(shù)相對(duì)于高溫高壓的方法，最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠讓“鉆石種子”成長(zhǎng)為更大、更純、可控?fù)诫s的鉆石晶體。
不過，技術(shù)有了，這些實(shí)驗(yàn)室里誕生的鉆石要走向更廣闊的應(yīng)用舞臺(tái)還需要關(guān)鍵一步，那就是產(chǎn)業(yè)化。
在這個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，相關(guān)企業(yè)面臨最大的關(guān)卡就是在“培育”設(shè)備上。當(dāng)時(shí)，在國(guó)內(nèi)，想要合成出高品質(zhì)的單晶金剛石，能供應(yīng)相關(guān)設(shè)備的廠家并不多，一般是從日本、美國(guó)、德國(guó)進(jìn)口，價(jià)格也非常昂貴，換算成人民幣大概需要近300萬人民幣，而且它的核心配件還會(huì)受到一些出口掣肘，這對(duì)于一些剛走出實(shí)驗(yàn)室的企業(yè)來說，無疑是一堵高墻。
工欲善其事，必先利其器。為了不被國(guó)外高昂的制造設(shè)備扼住喉嚨，這支年輕的隊(duì)伍在專家團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下開始自己動(dòng)手搞起了研發(fā)設(shè)計(jì)?！爱?dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)總共四十余號(hào)人，我們把一半的人力都投到了這一塊，是抱著完成全面國(guó)產(chǎn)替代的決心在推進(jìn)的?！睆堒姲不貞浀馈?/span>
2014年，在攻堅(jiān)了近一年之后，好消息終于如約而至——寧波材料所里誕生了全國(guó)第一臺(tái)CVD裝備，晶鉆科技用其生產(chǎn)出了第一顆“中國(guó)血統(tǒng)”的鉆石。
目前，晶鉆科技自主研發(fā)的CVD裝備已經(jīng)迭代到了第10代，實(shí)現(xiàn)了完全的國(guó)產(chǎn)替代，共擁有機(jī)臺(tái)數(shù)達(dá)到了550臺(tái)，而放眼全世界，機(jī)臺(tái)總數(shù)也不過在2000臺(tái)左右。這些“鋼鐵工友”，成為了寧波晶鉆走入全球金剛石產(chǎn)業(yè)序列的最堅(jiān)實(shí)后盾。
產(chǎn)品市占率達(dá)近70%
鉆石在消費(fèi)市場(chǎng)的美名，早已有之，那么，作為一種材料，它的應(yīng)用能為我們的生產(chǎn)生活帶來哪些變化呢？
我們中國(guó)有一句傳統(tǒng)的俗語，叫做“沒有金剛鉆，不攬瓷器活”，張軍安表示，金剛石很早就成為我們生產(chǎn)工具的一部分?，F(xiàn)在，從我們最常見的光潔度較高的手機(jī)外殼，到一些超精密刀具，甚至在門檻非常高的高端半導(dǎo)體芯片、量子計(jì)算機(jī)、量子通信、光學(xué)窗口、高壓物理實(shí)驗(yàn)壓砧、醫(yī)療等領(lǐng)域，都有CVD大單晶金剛石的影子。
廣闊的應(yīng)用前景讓晶鉆科技團(tuán)隊(duì)在攻克CVD裝備的難關(guān)之后，迅速投入產(chǎn)業(yè)化嘗試，產(chǎn)能以每年3倍、4倍的速度擴(kuò)張。
以晶鉆科技為代表，“培育鉆石”企業(yè)燎原的發(fā)展勢(shì)頭，甚至讓全球最大的鉆石供應(yīng)商戴比爾斯集團(tuán)也不得不直面這條賽道的發(fā)展前景，并于2018年正式宣布投入人造鉆石研究。戴比爾斯的“低頭”無疑為這片市場(chǎng)再添一把火。根據(jù)摩根士丹利預(yù)測(cè)，到2030年，全球?qū)嶒?yàn)室培育鉆石市場(chǎng)（毛坯）將達(dá)到40億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到24%。
“現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)還是在飛速發(fā)展的階段，2013年的時(shí)候，單晶金剛石的尺寸一般在3毫米左右，現(xiàn)在最大已經(jīng)可以做到30毫米。但是這對(duì)我們來說，也僅僅是一個(gè)開始，如果未來要將這個(gè)材料與芯片等產(chǎn)品相融合，它就需要做到4英寸、8英寸甚至12英寸。”張軍安對(duì)于未來的展望也印證了一個(gè)觀點(diǎn)——“鋼鐵時(shí)代”和“硅時(shí)代”之后，“碳時(shí)代”已經(jīng)悄然崛起，而單晶金剛石正是材料領(lǐng)域的重要抓手。
據(jù)了解，晶鉆科技的產(chǎn)品已占據(jù)國(guó)內(nèi)CVD大單晶金剛石70%以上的市場(chǎng)。在該領(lǐng)域中，企業(yè)生產(chǎn)能力和規(guī)模均位居國(guó)際前三，2021年，其產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)到50萬克拉。
而它的規(guī)劃藍(lán)圖還不局限在單一的材料生產(chǎn)上。如今，在甬江科創(chuàng)大走廊，由晶鉆科技投資的產(chǎn)業(yè)園正在有序地建設(shè)之中，規(guī)劃用地約123畝，計(jì)劃總投資超12億元，涉及業(yè)態(tài)涵蓋金剛石的生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)材料與電商銷售、聯(lián)合研發(fā)等綜合業(yè)態(tài)。
“我們期待在不久的將來，晶鉆科技會(huì)成為寧波一張亮麗的名片！”張軍安說道。
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