田永君院士團(tuán)隊(duì)再刷新金剛石世界紀(jì)錄

       燕山大學(xué)田永君院士團(tuán)隊(duì)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(xì)化”的方法，顯著了提高金剛石的硬度。這項(xiàng)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(jiān)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(xì)孿晶結(jié)構(gòu)的金剛石，硬度可達(dá)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(jì)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(chǔ)大學(xué)與伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校團(tuán)隊(duì)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(shí)，其內(nèi)部電子會(huì)集體振蕩，產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部電場(chǎng)增強(qiáng)效果。這種能力對(duì)于開發(fā)先進(jìn)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(shì)。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(tuán)隊(duì)利用金剛石內(nèi)部獨(dú)特的量子特性，通過檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)非接觸電流測(cè)量。由于量子的加持，能實(shí)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(cè)量。據(jù)介紹，此次研制出的傳感器是世界首個(gè)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(qiáng)磁高壓環(huán)境下的非侵入電流測(cè)量技術(shù)難題，首次實(shí)現(xiàn)了1mA至10kA范圍內(nèi)萬分之六的寬量程、高精度電流測(cè)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(shí)間 22 日宣布推出面向先進(jìn)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(shí)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?jǐn)?shù)在 35%±5% 的一款可實(shí)現(xiàn) 800 W/m·K 的導(dǎo)熱系數(shù)，已是銅的兩倍，同時(shí)最低厚度僅有 0.35mm；而另一款金剛石體積分?jǐn)?shù)更高（45%±5%）的產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)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(jí)鉆石”

       2月10日，吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)朱升財(cái)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(dú)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(duì)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(dá)到了32×31.5mm。根據(jù)EDP公布的未來發(fā)展計(jì)劃，公司計(jì)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(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)：在未來2-3年內(nèi)，將單晶尺寸提升至50×50mm，最終實(shí)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(dá)30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片。這一成果標(biāo)志著征世科技在散熱材料領(lǐng)域的技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，為5G通信、人工智能、高性能計(jì)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。

圖源：征世科技

       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。

圖源：征世科技

       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(biāo)志著公司在推進(jìn)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(jì)的藍(lán)寶石襯底，推進(jìn)了(111)單晶金剛石自立襯底的開發(fā)。Orbray計(jì)劃在 2026 年之前將這項(xiàng)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(jìn)展。通過石墨烯以共價(jià)鍵界面裝甲金剛石磨粒，首次實(shí)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》。