山東
“把石墨放進去，模擬鉆石生成時的溫度、壓力，六七天就能‘長’出鉆石。”在位于萊西姜山鎮的青島晶源鉆石有限公司廠房里，幾臺六面頂液壓機正在低聲運轉。機器內部正上演著“點石成鉆”的奇跡——普通的石墨在極端環境下，碳分子結構重新排列，蛻變為耀眼的金剛石。這里雖然沒有傳統意義上的采礦場，卻生產出既能用于切割打磨的工業級金剛石，也有能達到珠寶級的一克拉以上培育鉆石。一克拉的培育鉆石裸鉆終端零售價僅約1500元，僅為同等規格天然鉆石的十分之一甚至更低。
培育鉆石選型分類
公司負責人王睿介紹，鉆石的唯一成分是碳，天然鉆石是地下150—200公里深處，在高溫高壓下歷經數億年形成的。六面頂液壓機就是模擬這一過程，但將時間壓縮到短短幾天。
“我們把純度達到99.999%的石墨放進一個反應芯里——就是這個由六面頂錘圍成的‘反應腔’里，通過液壓站產生巨大壓力，再通過變壓器提供的功率（轉化為溫度），把壓力和溫度精準地傳導到石墨上。在持續穩定的極端環境下，碳原子的結構就會從石墨的層狀結構變成金剛石的十四面體結構，從而‘生長’出鉆石。”王睿說，這個過程被形象地稱為“種植”。反應腔內，預先放置一片微小的“晶種”，就像土壤里的種子。在隨后的6—7天合成周期里，碳原子會源源不斷地在晶種上沉積、生長，逐漸長成一顆鉆石毛坯。王睿拿出一個金屬圓盤，上面布滿了微小的凸起，“這就是我們用的晶種盤，上面有若干粒晶種。這次我們做的是黃鉆，不是市面上常見的那種通過后期改色得來的，而是我們通過精準調控設備里的溫度和壓力，一次性直接生長出來的檸檬黃色鉆石，附加值更高。”記者了解到，根據需求，培育鉆石的顏色（白、黃、粉、藍）、凈度都可以調整。
顧客手持晶種盤
培育鉆石
“鉆石分兩種，真鉆石和假鉆石。”王睿說，有一個常見誤區，“真鉆石指的是天然鉆石和實驗室培育鉆石，它們的化學成分都是碳原子，物理性能如硬度、導熱性等完全一樣。假鉆石如莫桑石、鋯石，成分是碳化硅或二氧化硅，跟鉆石是兩種物質。”
王睿介紹，珠寶級培育鉆石里三克拉的白鉆毛坯，出廠價大約在100美元左右；而主要應用于模具、磨料、切割的工業級金剛石，每克拉的價格則要低得多。經過切割打磨后，一克拉成品裸鉆的零售價約為1500元。而同等品質的天然鉆石，價格則在1.5萬到5萬元之間。
克拉數越大，天然鉆石和培育鉆石的價格差異越懸殊。“一顆五克拉的天然‘鴿子蛋’可能要五六十萬元，我們培育出來的同等規格鉆石，也就三四萬元。”
鉆石切割打磨
王睿介紹，中國是全球五個能人工合成金剛石的國家之一，“我國首顆合成鉆石誕生于1964年。歷經60年發展，我國培育鉆石產量已占全球總產量的90%以上。”
“晶源鉆石目前有6臺設備，一個月一臺設備可產出約350克拉的珠寶級鉆石毛坯，產品供不應求，基本零庫存。”王睿說，公司年產量預計將達到2.5萬克拉鉆石毛坯。這些鉆石毛坯大多流向印度進行切割打磨，主要是因為印度人工成本低，且擁有傳統鉆石打磨工藝，軟件輔助切割可使成品率高達33%—40%，最終成品主要銷往美國和歐洲的終端市場。
黃鉆
“工業金剛石的話，一臺設備一天能產10080克拉。”王睿說。目前，由于珠寶級鉆石運營成本更低、資金周轉快，晶源鉆石選擇將有限的設備產能優先用于珠寶級培育鉆石的生產，同時也在規劃未來向更廣闊的工業應用領域規模化進軍。
“金剛石是地球上已知最硬的材料，導熱性能好，超寬帶隙特性也是最強。”王睿說，金剛石的散熱性能是銅的5倍。未來在AI算力、新能源汽車、5G通信等領域，功率越大，發熱越嚴重，如何解決散熱難題，金剛石就是“終極材料”。
王睿介紹，每臺新能源車大約需要150個IGBT功率模塊，這是車輛的“心臟”。隨著功率密度提升，傳統銅和陶瓷基板的散熱能力已捉襟見肘，高溫會導致性能下降，存在安全隱患。用金剛石散熱片替代傳統銅和陶瓷基板，將會是革命性的提升。
而在AI與高端計算領域，英偉達、聯想等公司已開始在新一代高性能計算設備中采用金剛石與銅的復合材料散熱方案。國內一些培育鉆石企業已分別為英偉達、華為提供相關散熱樣品。“我們計劃結合青島市雄厚的白色家電產業和半導體集成電路產業，發展金剛石散熱技術，進行‘補鏈’。”王睿說，“比如變頻空調、冰箱的功率控制模塊，甚至高端微波爐，未來都可能用上金剛石散熱。”
“預計今年十一之前，你就能看到我們金剛石散熱片的研發樣品。”王睿說，盡管目前一片8毫米見方的金剛石散熱片成本高達2萬元，但隨著技術進步和規模化生產，成本下降是必然趨勢。
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