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田永君院士團隊再刷新金剛石世界紀錄
燕山大學(xué)田永君院士團隊聯(lián)合南京理工大學(xué)和寧波大學(xué)的研究人員通過一種名為“孿晶細化”的方法，顯著了提高金剛石的硬度。這項研究通過優(yōu)化金剛石內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)，特別是通過引入互鎖孿晶的方式，使金剛石變得更加堅硬。研究表明，采用較小粒徑的OC納米粒子作為前驅(qū)體，可以合成出具有更細孿晶結(jié)構(gòu)的金剛石，硬度可達到276GPa。通過模型分析，互鎖型孿晶配置被證明是提升硬度的關(guān)鍵因素。此次研究為設(shè)計和制造超硬材料提供了新的思路，并為未來精確調(diào)控金剛石微結(jié)構(gòu)以優(yōu)化其力學(xué)性能提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果以“Enhancing the hardness of diamond through twin refinement and interlocked twins”為題，1月3日發(fā)表于nature synthesis。
摻硼金剛石的又一關(guān)鍵新發(fā)現(xiàn)
凱斯西儲大學(xué)與伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校團隊發(fā)現(xiàn)，摻硼金剛石還能表現(xiàn)出另一種特殊的等離激元特性：當(dāng)受到光照時，其內(nèi)部電子會集體振蕩，產(chǎn)生強烈的局部電場增強效果。這種能力對于開發(fā)先進的生物傳感器、納米光學(xué)組件、提升太陽能電池和量子器件性能至關(guān)重要。值得注意的是，盡管其他半導(dǎo)體或金屬也具有類似性質(zhì)，但它們通常不透明，而摻硼金剛石則保留了光學(xué)透明性，這賦予它額外的優(yōu)勢。相關(guān)研究成果以”Intervalence plasmons in boron-doped diamond“為題，1月14日發(fā)表于《自然·通訊》。
全球首套！我國金剛石量子器件新突破
由南方電網(wǎng)公司輸配電部牽頭，南網(wǎng)數(shù)研院、南網(wǎng)傳感公司、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所、超高壓輸電公司、貴州電網(wǎng)公司、西電高壓開關(guān)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)等單位聯(lián)合研制的全球首套±800kV特高壓直流量子電流傳感器順利通過新產(chǎn)品技術(shù)鑒定。研究團隊利用金剛石內(nèi)部獨特的量子特性，通過檢測電流產(chǎn)生的磁場來實現(xiàn)非接觸電流測量。由于量子的加持，能實現(xiàn)其他傳感器所不具備的超大范圍、超高精度和高穩(wěn)定的電流測量。據(jù)介紹，此次研制出的傳感器是世界首個可以應(yīng)用到±800kV特高壓直流輸電線路的量子電流傳感器，解決了傳感器在電網(wǎng)強磁高壓環(huán)境下的非侵入電流測量技術(shù)難題，首次實現(xiàn)了1mA至10kA范圍內(nèi)萬分之六的寬量程、高精度電流測量。
金剛石散熱，戴比爾斯重磅宣布
1月23日，鉆石巨頭戴爾比斯（De Beers）旗下材料企業(yè) Element Six 美國加州當(dāng)?shù)貢r間 22 日宣布推出面向先進半導(dǎo)體器件散熱應(yīng)用的一類銅-金剛石復(fù)合材料。該材料結(jié)合了在半導(dǎo)體器件散熱領(lǐng)域中廣泛得到應(yīng)用的銅和具有出色熱導(dǎo)能力的金剛石，可實現(xiàn)介乎兩種原材料之間的導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)。Element Six 公布了兩款參數(shù)上存在區(qū)別的復(fù)合材料：其中金剛石體積分數(shù)在 35%±5% 的一款可實現(xiàn) 800 W/m·K 的導(dǎo)熱系數(shù)，已是銅的兩倍，同時最低厚度僅有 0.35mm；而另一款金剛石體積分數(shù)更高（45%±5%）的產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)進一步增至 1000 W/m·K，但最低厚度也增加到了 2.0mm。
我國科學(xué)家“首次”合成“超級鉆石”
2月10日，吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國重點實驗室、綜合極端條件高壓科學(xué)中心劉冰冰教授、姚明光教授團隊聯(lián)合中山大學(xué)朱升財教授等取得了重大突破。發(fā)現(xiàn)了高溫高壓下石墨經(jīng)由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑，并"首次"合成出高質(zhì)量六方金剛石塊材，發(fā)現(xiàn)其具有高出立方金剛石的極高硬度和良好的熱穩(wěn)定性。該成果不僅提供了一種純相六方金剛石人工合成的有效途徑，給出了其獨立存在的有力證據(jù)，也為超硬材料和新型碳材料添加了性能更為優(yōu)異的新成員，為突破立方金剛石的應(yīng)用局限提供了可能，也對深入了解隕石中鉆石的具體來源和重大地質(zhì)事件也有著重要意義。相關(guān)研究成果以“General Approach for Synthesizing Hexagonal Diamond by Heating Post-Graphite Phases”為題發(fā)表于《Nature Materials》。
全球最大單晶金剛石襯底問世
2月13日，日本EDP公司宣布成功研制出全球最大尺寸的單晶金剛石襯底，尺寸達到了32×31.5mm。根據(jù)EDP公布的未來發(fā)展計劃，公司計劃在2025年4月底前推出1英寸（25mm直徑）的金剛石晶圓，并將在2025年底前通過拼接4塊單晶的方式，研發(fā)2英寸（50mm直徑）的馬賽克晶圓。此外，EDP還設(shè)立了更長遠的發(fā)展目標：在未來2-3年內(nèi)，將單晶尺寸提升至50×50mm，最終實現(xiàn)2英寸單晶襯底；如果突破50×50毫米的單晶生長技術(shù)，則可通過拼接4塊單晶，生產(chǎn)4英寸（100mm直徑）的馬賽克晶圓。
征世科技成功研發(fā)30mm×55mm單晶金剛石散熱片
2月20日，上海征世科技股份有限公司（以下簡稱：征世科技）宣布在單晶金剛石散熱片領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出尺寸達30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片。這一成果標志著征世科技在散熱材料領(lǐng)域的技術(shù)已達到國際先進水平，為5G通信、人工智能、高性能計算等領(lǐng)域的散熱難題提供了全新的解決方案。具體參數(shù)為：尺寸：30 mm×55 mm；厚度：0.3~3.0 mm；熱導(dǎo)率：1800~2200 W/(m·K)；偏離角：(100)面偏角3°左右；氮濃度：0.2×10ˉ?以下。
征世科技成功研發(fā)2英寸單晶金剛石晶圓
2月20日上海征世科技股份有限公司宣布成功研發(fā)出2英寸（1英寸=2.54 cm）單晶金剛石晶圓。具體參數(shù)為：尺寸：2英寸；厚度：0.3~3.0 mm；熱導(dǎo)率：1800~2200 W/(m·K)；偏離角：(100)面偏角3°左右；氮濃度：0.2×10ˉ?以下。
日本 Orbray 開發(fā)出20mm×20mm金剛石單晶基板
3月，日本Orbray公司表示開發(fā)出了世界上最大的自立單晶（111）金剛石襯底的生產(chǎn)技術(shù)，尺寸為 20mm × 20mm。這一成果標志著公司在推進基于金剛石的量子器件和功率器件方面邁出了重要一步。早在2021年，Orbray宣布成功開發(fā)出了高質(zhì)量、直徑2英寸的(100)自立式金剛石襯底。在這一金剛石晶體生長技術(shù)的基礎(chǔ)上，公司利用專門設(shè)計的藍寶石襯底，推進了(111)單晶金剛石自立襯底的開發(fā)。Orbray計劃在 2026 年之前將這項技術(shù)商業(yè)化。
石墨烯聯(lián)手金剛石，突破極限
上海交通大學(xué)沈彬教授課題組在高性能磨粒領(lǐng)域取得了重要進展。通過石墨烯以共價鍵界面裝甲金剛石磨粒，首次實現(xiàn)了傳統(tǒng)磨粒物理性能極限的突破。該研究不僅提升了傳統(tǒng)磨粒的耐磨損與拋光性能，也為基于液態(tài)金屬催化的微/納米顆粒表面原位改性提供了新的技術(shù)方案。相關(guān)研究成果以“Covalently armoring graphene on diamond abrasives with unprecedented wear resistance and abrasive performance”為題發(fā)表于《International Journal of Machine Tools and Manufacture》。
