摘要 位于英国牛津郡哈维尔,一个新的人造金刚石全球创新中心(GIC)正式建立。元素六全球创新中心主任SteveCoe说:“GIC厂房和设备共花费将近3千万英镑,一些技术设备仍...
位于英国牛津郡哈维尔,一个新的人造金刚石全球创新中心(GIC)正式建立。元素六全球创新中心主任Steve Coe说:“GIC厂房和设备共花费将近3千万英镑,一些技术设备仍在从南非运往中心的途中。
所以这5,000m2 的定制设备厂房用来干什么呢?之所以说它是独一无二,是因为它把化学气相沉积(CVD)和高温高压(HPHT)人造金刚石结合起来,为一系列的工程领域创造所需材料,超出了一般的机械和磨料应用领域。
虽然人造金刚石的硬度特性众所周知,但是随着材料的特质的变化,它的应用也在逐渐的发生变化,比如越来越高的热膨胀系数、高化学惰性、高导热性和宽电子带隙等。下面就是人造金刚石创新材料应用的几个领域。
声学
英国沃辛声音工程公司Bowers 和Wilkins最近和全球创新中心合作,把多晶化学气相沉积(CVD)金刚石作为一个元件应用在扬声器里。由此金刚石高频扬声器打破了70kHz的频率。
环境
含硼人造金刚石有着独一无二的电化学性能,可以有效的氧化有机和无机化合物。美国Ozone科技公司电解臭氧有限公司同GIC共同研发了一项专利,其可以在水中生成臭氧杀死病原体。全球创新中心(GIC)也发明了一种O3消毒喷雾剂,可以在家、饭店和医院使用。GIC也正在研究人造金刚石电极,用来处理普通的方法无法解决的工业废水和垃圾渗滤液。
道路维护
一多晶金刚石公路凿已经研发出,它把金刚石的硬度和耐磨性结合起来,是标准的硬质合金凿使用寿命的40多倍。多晶金刚石用于道路维护可以减少整个研磨时间,抽检也是随之减少。凿形设计有利于提高燃料效率。因为多晶金刚石保持了它原有的形状,所以凿不需要太大的穿透力和人力就能达到很好的功能效果。
机械和加工
多晶立方氮化硼(PCBN)复合材料用于精密切割工具的生产,主要用来加工铁质材料,如硬钢、灰色硬铸铁和高温超合金等。高含量多晶立方氮化硼材料可以用于铸铁的精加工,尤其是用在粉末冶金部分,比如汽车的阀座。
电子和半导体
人造金刚石是铜导热率的五倍。CVD金刚石散热器为半导体装置热管理带来了全新的局面,而且可以延长装置的使用时间。电子级CVD金刚石材料是由单晶和多晶板形成,应用于各种放射性探测领域,从医学放射疗法到民用核安全应用的辐射强度检测的中子探测。GIC同美国Group4实验室的合作研发项目,开发了一个复合半导体晶片,晶片是由一异质外延氮化镓混合物组成,它能提高功率放大器的效率,可以像雷达和通信卫星一样工作。
另外一个迅速成长的领域是人造金刚石量子论的应用。极不纯(<0.05ppb)的电子极单晶CVD金刚石和高含量氮杂质的联合应用开启了在量子计算领域中的进一步应用。人造金刚石的另一个优势:人造金刚石中的量子特性在室内温度下可以得到很好的操作和探测。