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纳米结构金刚石的发展动态

发表时间:2010-09-25

    人工合成的金刚石是新材料家族中的佼佼者,其原因是金刚石拥有其它材料所不可比拟的众多综合优异特性。因此,几十年来一直为人们所关注。随着纳米技术的发展,纳米金刚石、金刚石薄膜和纳米金刚石薄膜的研制成功,其传奇的特性将得到极大的发挥。本文将已收集的信息汇集起来,也许能帮助读者对人工合成金刚石的发展最新动态有所了解。

    瑞典ABB集团服务中心的简﹒伊斯伯格等成功制备一种人造金刚石膜,其电学性能和半导体性能不亚于现在常用的半导体硅。据《自然》杂志报道,伊斯伯格领导的科研小组采用微波等离子体化学气相沉积技术,将甲烷分子分解,其碳原子重新组合,便形成金刚石。纯净的金刚石其实是良好的绝缘体,和硅一样,如果在其中掺入少量的硼或氮,它就会变成半导体。伊斯伯格正是根据金刚石的这种特性,在甲烷和氩气的混合物中加入乙硼烷,从而制得掺硼的金刚石,整个制造过程的关键在于,他们选择了工业金刚石晶体作为衬底,有了这个衬底的“支撑”,碳原子才能整齐有序地排列起来,生成新的金刚石膜。利用这种方法制备的金刚石膜有一定厚度,导电性良好。用它做成的电子元器件,如晶体管等,功率输出和运行速度可与硅晶体管媲美。同时,研究人员指出,即使制造工艺上的问题能得以解决,这也不代表金刚石完全取代硅来制作电子元器件,相反地,金刚石电子元器件将是硅电子产品的一个补充。比如,用这种金刚石膜制作的芯片能在几百摄氏度的高温縻正常工作,而硅芯片的工作温度不能超过150。C,而且金刚石电子元器件的体积可以更小,它将在硅电子产品无法应用的场合发挥无可替代的作用。    金刚石膜邀游太空。“在太空,深圳离我最近,因为深圳雷地公司的产品戴在我头上”。让杨利伟发出如此感慨的就是不起眼的金刚石膜,而将这不起眼的金刚石膜做成大产业的是我国“首批863产业化基地”之一的深圳雷地。据悉雷地公司的金刚石膜产品将再次跟随“神州6号”飞船邀游太空。有人认为,金刚石膜是人类塑料问世以来最伟大的材料发明,也是继石器、青铜器、铁器、硅之后标志人类文明进步的第五代材料——碳材料,成为国际上研究的热点,美、日、俄、英、中等国的材料专家都相继进入了这一研发领域。如今,这种新材,料正在由航天等尖端领域逐步走进市民的生活,如眼镜、手机视窗、机盒、化妆盒、汽车视后镜等都开始使用这类金刚石膜材料。据介绍,镀上这种金刚石膜的产品可以增强硬度、抗划伤、防雾、防紫外线等,如果运用到汽车后视镜,还可以自动清洁后视镜,开车人士无需为了后视镜雨天看不清楚而烦恼了。公司正致力于金刚石膜更大范围的应用和开发。目前,金刚石膜太阳能氢能源生产装备、金刚石膜太阳能污水(废气)处理装备己研发成功,金刚石膜平面显示器、金刚石膜高能高密度电容器也即将推出。金刚石膜生产项目投资近2亿元,占地约100亩,分三期建设,一期工程在明年初投产后,还可生产金刚石膜PET瓶、金刚石膜高能高密度电容器、金刚石膜疏水玻璃三类新产品,实现年产值10亿元人民币。据悉,金刚石膜包装材料在包装领域的应用前景潜力巨大,就目前来说,采用金刚石膜的啤酒瓶可大幅度提高PET的耐热性和气体阻隔性,使保鲜期延长到6个月以上。    纳米金刚石复合涂层技术成功实现了产业化。纳米金刚石复合涂层,既具有常规金刚石层附着力强、耐磨的特点,又具有纳米金刚石表面平整光滑、摩檫系数小和容易研磨抛光等优点。纳米金刚石复合镀层拉拔模具,是以硬质合金为衬底,在内孔表面涂覆常规和纳米金刚石复合镀层,并对镀层进行研磨抛光后得到的一种全新产品,属国际首创,并具有自主知识产权。上海交通大学开发的纳米金刚石复合涂层拉拔模具产品,已由上海交友金刚石涂层有限公司实现产业化,该产品已在江苏上上电缆集团有限公司、上海华普电缆有限公司等七十几家生产企业应用,为应用企业带来了显著的经济效益,新增产值14亿、利润4510万元、税收6009万元、节约资金3571万元。    纳米金刚石复合涂层拉拔模具不仅能大幅度延长传统模具的使用寿命(比硬质合金模具提高10倍以卜),能显著提高线缆产品质量和档次,有效节约铜等原材料,减少国家战略资源钨的消耗,提高相关行业的生产效率,获得巨大的经济效益,对模具行业本身,可以实现以劳动密集、资源浪费型向高新技术、资源节约型转变,提高我国拉拔模磨具及耐磨器件产品水平以及在国际市场上的竞争力,促进经济的可持续发展,是采用纳米高新技术改造传统产业的成功示范。    纳米材料让你的汽车更省钱。纳米燃油/润滑油添加剂是由北大李正孝教授采用液相纳米组装技术和幅射化工生产工艺研发生产的。纳米燃油添加剂的作用机理是,把水组装后,水以纳米尺度颗粒状态分散到燃油中,并作为纳米尺度的结构单元起作用。这种水颗粒的微爆作用可以让燃油和空气混合得更充分,让燃油燃烧得更充分和均匀,从而提高燃油的燃烧效率和车辆的机械效率,达到节能、环保和增加动力的功效。纳米润滑油添加剂则是通过纳米组装技术组装纳米金刚石,让它们稳定地分散到润滑油中去,这样的润滑油澄清透明,并改变了摩擦的性质,变滑动为滚动,减少了摩擦损耗,也实现了省油和提高动力的目的。使用这个产品,可节省燃油10%左右,延长换油周期一倍以上。润滑油添加剂每瓶48元/4ml(使用15000km),燃油添加剂每瓶48元/25m1(处理321L汽油,行驶15000km,需要3.75瓶添加剂,折合180元)。在一个换油周期里,100km油耗8L的轿车可省192L油,约720元。因延长换下油周期而少做两次保养,可节约230元,扣除购买成本,净省700元。    超分散lnm球金刚石润滑油添加剂产品成功推向市场,不仅为广大车主节约了汽油、润滑油,维护保养费等开支,更延长了汽车的使用寿命,同时汽车操作起来灵活快捷。更重要的是减少了废气排放40%以上,对改善我国大城市的空气污染极为重要。假若全国3000万辆车都使用这种节能添加剂,年节约燃油将达到670万吨以上,对紧张的能源将是一项巨大贡献。