人造金刚石

18世纪末，人们发现金刚石与石墨竟是碳的同素异形体。人造金刚石也就成为科技人员的梦想。是否能让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。

世界金刚石矿产资源不丰富，远不能满足宝石与工业消费的需要。20世纪60年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上，在中国甚至已达99%以上。

金刚石矿被开采出来，需经多道处理挑选，再从中获得毛坯料。在毛坯的金刚石料中也只有20%可作首饰用途的钻坯，而大部分只能用于切割、研磨和抛光等工业用途上。估计，要得到1克拉重的钻石，要开采处理大量的矿石，采获率相当低；若是从成品钻中挑选出美钻，那比例就更小了。

人工合成金刚石的方法主要有两种，高温高压法和化学气相沉积法。化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。高温高压法技术已非常成熟，并形成产业。中国的人造金刚石产量很高，为世界第一。

人造金刚石主要是在工业中大有可为。它的硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探，可制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等，制造一般地层地质钻探钻头、半导体和非金属材料切割加工工具等。它优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。由于它的导热率高和电绝缘性好，还可作为半导体器件的散热板。金刚石薄膜也已应用在半导体电子器件、光学和声学器件、压力加工工具和切削加工工具等方面，其发展速度惊人，在高科技领域更加诱人。

目前，世界上已有十几个国家（包括我国）均合成出了金刚石。但这种金刚石因为颗粒很细，主要用途是用于磨料，用于切削和地质、石油的钻井用的钻头。

最初合成的金刚石颗粒呈黑色，重约0.1克拉（用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉）。美国和日本已制成6.1克拉多的金刚石。金刚石已从石墨中“飞”出，也许宝石级的人造金刚石也会在不久的将来供应于市场。

用人工方法使非金刚石结构的碳转变为金刚石结构的碳，并且通过成核和生长形成单晶和多晶金刚石。具体地说，或把细粒金刚石在高压高温下烧结成多晶金刚石，或利用超高压高温技术，使石墨等碳质原料从固态或熔融态直接转变成金刚石，这种方法得到的金刚石是微米尺寸的多晶粉末。中国科学家发明的一种方法是，把四氯化碳和钠在700摄氏度反应，会生成金刚石，同时也会生成大量的石墨。2010年12月，日本科学家成功合成了世界上最坚硬的金刚石，这种金刚石的直径可超过1厘米。这种圆柱形的金刚石是日本爱媛大学研究人员与住友电器工业公司合作的结果，被命名为“媛石”，取自“爱媛”。“媛石”是目前世界上最坚硬的人工金刚石，比普通金刚石坚硬得多。

人造金刚石产品

圆柱形的“媛石”