数字显示,中国的单晶金刚石产量占世界总产量的90%以上,一直居于世界首位。其中,河南的人造钻石产量占到80%。至于栽培的珠宝级钻石领域,中国的生产能力约占世界栽培钻石总生产能力的50%,其中80%在河南。一颗钻石就是一个切割的钻石。钻石是一种天然矿物,在地球深处的高温高压条件下形成的单片晶体就是钻石。天然钻石和人造钻石就像外面的冰和冰箱里的冰。
从产业层面看,目前与钻石产业相关的科研院所、设计院所和龙头企业大多聚集在河南,同时河南也有行业标准化组织和质量检测中心,产业生态比较健全。而今年的数据显示,2021年,合成钻石销量同比增长超过60%,2022年618期间,销量同比增长416%。 一二线青年对男性钻石的接受程度总体上有所增加。再加上天然钻石的数量有限,以及国际市场对人造钻石的接受程度逐渐提高,这对人造钻石公司来说是一个千载难逢的机会。
事实上,钻石是世界上最硬的钻石,被广泛用于工业领域,如半导体、电子设备和航空航天探测器。新中国成立后,中国最初依靠钻石进口,直到1965年,中国开始独立开发用于生产人造钻石的六面顶压机。近年来,中国的技术逐渐成熟,预计2022年,全球栽培钻石毛坯总产量将达到2300万克拉,中国的产量为1400万克拉,河南占中国栽培钻石产量的80%。
中南钻石、黄河旋风、力量钻石等多家上市企业更是乘着东风迅速崛起。就目前市场现状分析,全世界50%的培育钻石由我国生产,但目前仅仅是上游市场一片繁荣,中游和下游市场属实行业短板。
是良好的半导体。根据查询今日头条得知,钻石具有良好的导热性,绝大多数钻石都不导电,电绝缘加上优秀的导热性能也就是我们所谓的半导体。
半导体,指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,二极管就是采用半导体制作的器件。
(1)半导体与晶体
历史上,半导体因晶体管的发明而名声雀起。但是半导体并不都是晶体。
周知,材料分为晶体和非晶体两大类。
晶体( crystal )是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体;或者说,晶体是具有格子( lattice )构造的固体。所谓格子构造,是指内部质点(原子、离子或分子)作规律排列,并构成一定的几何图形。晶体的基本要素是对称性。晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。晶体的重要特征是其外部表现为规则几何外形。理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
有些看起来像晶体的物质如玻璃、琥珀、等,它们内部质点的排列,不具有格子构造,即不作周期性的重复排列,这类固体被称之为非晶质或非晶质体。
晶体跟晶体也不同。晶体可以按照来源和成键特点分类。晶体按来源分为:天然晶体(宝石、冰、砂子等)和人工晶体(各种人工晶体材料等)。晶体按成键特点分为:原子晶体,如金刚石;离子晶体,如NaCl;分子晶体,如冰;金属晶体,如Cu。
天然晶体(natural crystal),或称天然晶体矿物,是天然产出的,具有一定化学组成和晶体结构的单质或化合物。人工晶体(synthetic crystal)即人工合成或人造的晶体。
合成晶体是有天然对应物的人工晶体。相反,人造晶体无天然对应物的人工晶体,比如人造钛酸锶,铱铝榴石(YAG),钆镓榴石(GGG)等。
人们常见的晶体有水晶、石盐、蔗糖等,在一般人的心目中就认为晶体就像水晶和石盐那样,具有规则的几何多面体形状。
晶体半导体、非晶体半导体,包括多晶体半导体都有用处。比如,硅太阳能电池就有单晶硅太能电池、非晶硅太能电池、多晶硅太能电池等等。
(2)晶体与宝石
晶体规则的几何外形和晶莹透明的漂亮颜色让人一下子想到宝石。
按晶系分类的常见宝石有:
高级晶族,如具有等轴对称性的金刚石、石榴石、尖晶石等;
中级晶族,如具有六方等轴对称性的祖母绿、海蓝宝石等;具有三方对称性的红宝石、蓝宝石、碧玺、水晶等;具有四方对称性的锆石等;
低级晶族,如具有斜方对称性的黄玉、橄榄石、金绿宝石等;具有单斜对称性的软玉、硬玉、透辉石等;具有三斜对称性的拉长石、月光石等。
这里要注意宝石与玉石的区别。宝石,如金刚石、红宝石、蓝宝石,是单晶体,即由单个矿物组成的晶体。而玉石,如翡翠、软玉、岫玉,是多晶体集合体,即由一种或多种矿物组成的集合体。
(3)半导体与宝石
“钻石恒久远一颗永流传”(A diamond is forever)是珠宝大王戴比尔斯在1939年所用的广告词。
这里的钻石即金刚石,或者说是金刚石结构的碳(C)。钻石是目前已知最硬的宝石。
纯净的钻石无色,蓝色钻石是在金刚石中掺入了少量的硼(B),而紫色钻石是在金刚石中掺入了少量的氮(N)、硼(B)、氢(H)原子。
这么珍贵的东西如果能人工制造,该是多么大的财富诱惑!事实上,很早很早以前,人们就开始了人造钻石的尝试。
1893年法国科学家莫瓦桑(Henri Moissan 1852一1907)向世人宣布他已成功地用石墨制成了世界上第一颗人造金刚石。但是, 当一些人怀疑或无法重现而向他提问时,他却以保密和专利为由谢绝。其实,他当年并没有真正从石墨中制造出金刚石,但是也没有弄虚作假。据说, 莫瓦桑坚信常压下可以制成金刚石并让助手反复试验。后来助手实在厌烦了,就事先在炉子里放了一颗金刚石。莫瓦桑不知情,还以为真的试验成功了。直到1955年,人造金刚石才由美国通用公司研制成功。
除了钻石,半导体工业中还经常用到蓝宝石、红宝石(红色和蓝色的刚玉)作为衬底。蓝宝石、红宝石的主要成分是氧化铝(Al2O3)。
纯净的氧化铝无色,蓝宝石、红宝石的颜色是其中掺入的金属使然,比如蓝宝石:氧化铝+铁(Fe)、钛(Ti);红宝石:氧化铝+铬(Cr)。当然,蓝宝石、红宝石现在都可以人工合成,用作衬底时斑斓的色彩已无必要,所以金属掺杂就免了。
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