金剛石是一種在機械、熱學、光學、化學、電子學等方面具有極限性能的特殊材料。
　　一、人工合成金剛石的現(xiàn)狀1954 年12 月8 日, 在紐約州斯克內(nèi)克塔迪的美國GE (通用電器)公司研究發(fā)展中心的科學家本迪( F·P·Bundy) 、霍爾( H·T·Hall) 等人首先克服了高溫高壓工程、材料和測試方面的種種困難而達到了這一轉(zhuǎn)變條件, 成功地為石墨和含碳物質(zhì)在金屬熔體中合成金剛石, 做出了劃時代的貢獻。1958 年, 人工合成金剛石投入商業(yè)生產(chǎn)。從此人工合成金剛石的產(chǎn)量逐漸超過了天然金剛石的產(chǎn)量。美國通用電氣公司在合成工業(yè)金剛石后,又花了15 年的時間, 到1970 年, 宣告寶石級金剛石合成工藝成功。1971年公布了晶種溫梯法的詳細工藝。據(jù)稱, 只生產(chǎn)出重量分別為0. 30ct、0. 31ct、0. 39ct 的三粒透明金剛石, 代價之昂貴, 無法與天然金剛石相匹敵。1986 年, 前蘇聯(lián)對外機構(gòu)宣布, 蘇聯(lián)科學院在高溫高壓下合成一顆重達9988ct 的特大金剛石晶體, 生成溫度比太陽表面的溫度還要高。1987年, 南非德比爾斯公司金剛石研究室利用高溫高壓法在60 小時內(nèi)制出1ct 的金剛石晶體; 在180 小時內(nèi)合成5ct 的金剛石晶簇, 最大單晶為11. 14ct , 最大長度為16mm, 晶體呈立方體( 100) 和八面體( 111) 為主的聚形。這些金剛石一般呈黃色或棕黃色; 無解理和裂紋; 適于進行寶石刻面, 也可用于拉絲模, 切削刀具, 輻射探測器等。1987 年,“金剛石薄膜”在世界上興起, 國外文獻發(fā)表生長金剛石膜的方法有幾十種之多。進入20 世紀80年代以來, 膜的生長速率、沉積面積和結(jié)構(gòu)性質(zhì)已逐步達到可應用的程度。研究證實, 高質(zhì)量的CVD 金剛石多晶膜的硬度、導熱、密度、彈性(以楊氏膜量表征) 和透光物理性質(zhì)已達到或接近天然金剛石, 并且金剛石膜具有與單晶金剛石幾乎相同的性能, 但它是連續(xù)性材料, 從而解決了尺寸問題。作為21 世紀新型功能材料的金剛石薄膜, 隨著研究工作與應用開拓不斷的深入, 在不遠的將來, 金剛石薄膜的功能必將在各個重要的領域,特別是高新技術(shù)領域中產(chǎn)生重要影響。2003 年, 國外人造金剛石又獲得2 項突破性進展———俄羅斯生產(chǎn)出性能超過金剛石的大分子三維聚合物,日本研發(fā)出超高硬度人造金剛石。俄羅斯科學院化學物理研究所的根納季·科羅廖夫博士領導的科研小組,經(jīng)過近30 年不懈的研究, 終于找到有效控制分子行為的方法, 成功地合成了大分子三維結(jié)構(gòu)聚合物。這一工藝稱為“激活聚合作用”, 其性能測試指標完全超過了金剛石的性能指標;日本愛媛大學的深部地球動態(tài)研究中心采用不同催化劑的“ 直接轉(zhuǎn)化法”第一次用石墨直接合成出純度很高的多晶金剛石, 集合了直徑數(shù)十納米微粒子的多晶體, 硬度可達140GPa, 高出單晶的2 倍以上, 而且更耐高溫。
　　二、人工合成金剛石的主要生產(chǎn)國目前世界上能夠生產(chǎn)人造金剛石的國家有二十幾個: 美國、英國、中國、愛爾蘭、俄羅斯、烏克蘭、瑞典、韓國、日本、法國、白俄羅斯、烏茲別克、德國等等, 我們估計, 世界人造金剛石現(xiàn)今年產(chǎn)量突破30 億克拉, 其中中國年產(chǎn)量有20 億克拉之多, 為世界人造金剛石生產(chǎn)的超級大國, 中、低端產(chǎn)品產(chǎn)量屬世界之最, 其價格之低也是世界之最。而CE 公司(年產(chǎn)1. 6 億克拉)、DeBeers 公司(年產(chǎn)2億克拉左右)、韓國日進公司為6000- 8000 萬克拉, 這些公司的產(chǎn)品均為高端產(chǎn)品。
　　三、人工合成金剛石的經(jīng)濟發(fā)展前景世界上人造金剛石不僅在產(chǎn)量上, 而且在某些性能上已超過天然金剛石。當今人造金剛石已基本形成一個完整的系列, 作為工程材料完全可以滿足各工業(yè)應用領域?qū)θ嗽旖饎偸岢龅男枨? 促進了機械加工技術(shù)、地質(zhì)和石油鉆探技術(shù)、石材加工技術(shù)等發(fā)生變革性的變化?，F(xiàn)正在向功能材料的應用方面努力。金剛石薄膜是一個大有發(fā)展前途的新型功能薄膜材料, 它的發(fā)展歷程很短, 在理論研究、技術(shù)開發(fā)、應用擴展方面還很不完善, 不系統(tǒng), 還有更多、更深、更廣的研究, 產(chǎn)業(yè)規(guī)?；€有一段較長的路要走。但是它的優(yōu)異性能、廣泛的應用前景必將吸引更多的科技工作者努力去研究開拓。作為21 世紀新型功能材料的金剛石薄膜,隨著研究工作與應用開拓不斷的深入, 在不遠的將來, 金剛石薄膜的功能必將在各個重要的領域, 其經(jīng)濟前景必遠大。納米金剛石拓寬了傳統(tǒng)意義上的金剛石的應用領域, 但畢竟納米金剛石的應用才起步, 合成出性能優(yōu)異的分散劑, 設計出高效分散方法, 提高分散后納米顆粒的穩(wěn)定性和均勻性, 成為納米金剛石應用的關(guān)鍵, 隨著時間的推移, 必將結(jié)出更為豐碩的果實。隨著對納米金剛石小尺寸效應、量子效應及宏觀量子隧道效應的深入研究, 納米金剛石的應用前景更為廣闊。隨著科學技術(shù)的發(fā)展, 金剛石合成技術(shù)更趨全面、更趨完整, 在本世紀必將在工業(yè)、商用、軍事、教育、娛樂及醫(yī)學等領域發(fā)揮重要作用。應用領域?qū)⒃絹碓綄? 對工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的貢獻將越來越大, 所有這些充分顯示了金剛石的科學研究事業(yè), 潛在應用前景, 將像金剛石一樣絢麗多彩.