与天然钻石相对应，“培育钻石”即是由实验室里“种”出来的钻石，英文全称是Laboratory Grown Diamond，属人造钻石的一部分，但这个称呼其实是2018年时才被赋予的。目前，培育钻石的开发不仅可以生产出高克拉、高净度的钻石，还能生产出不同颜色的彩钻，因此拥有很高的特色价值及大的发展空间。

日本住友电气培育出的黄色宝石级钻石

近年来培育钻石热度不断上升，可观的利润空间和广阔的市场前景正驱使越来越多的企业涌进这一赛道，加入到行业竞争中。到底培育钻石是哪里吸引了它们，目前的市场状况又如何，今天就来简单讲一下。

一、培育钻石为什么受重视？

钻石最知名的广告语一定是戴比尔斯那句“钻石恒久远 、一颗永流传”。但事实上不仅是天然钻石可以办到，培育钻石也一样配得上这句誓言——因为培育钻石无论从性质特征以及成分等方面都与天然钻石有着异曲同工之妙。同时，培育钻石还具有科技强、成本低、价值高、应用广以及绿色环保等特点。

钻石

而且天然钻石的储量有限，终有耗尽的那一天。然而人们对钻石首饰的需求又有着巨大的市场，因此一直在寻求天然钻石的替代品，于是培育钻石这种不仅易得、品质高而且价格更亲民的“完美代替品”受到重视也不足为奇。

更重要的是，培育钻石同样具有很多优异的物理性能，如硬度、热导率、纵波声速，这些性能都是现有材料中最高的，同时还具有高电阻率、高化学稳定性、宽禁带、低介电常数等特点，经过适当掺杂后还具有宽禁带、高电子迁移率等优点，而且比自然环境下生长的钻石成分更纯净，能很好地满足工业需求，是第三代半导体的最佳解决方案。因此培育钻石合成技术研究与开发也成为了晶体材料的研究与市场热点。

二、培育钻石的制备工艺

目前，培育钻石合成方法主要包括高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD）。

①高温高压法合成原理是指石墨粉在超高温、高压条件及金属触媒催化作用下发生相变生长出金刚石晶体，该方法合成的人造金刚石主要为颗粒状单晶。目前该工艺培育钻石的合成技术已非常成熟，是培育钻石国际市场的主力军。

河南黄河旋风公司HPHT培育钻石样品：a.黄色Ib型；B.无色IIa型；c.蓝色IIb型

②化学气相沉积法合成原理是指含碳气体和氢气混合物在超高温、低压条件下被激发分解出活性碳原子，通过控制沉积生长条件促使活性碳原子在基体上沉积交互生长成金刚石晶体。

大尺寸CVD培育钻石

与天然钻石相比，培育钻石的最大优势就是合成时间很短，只需要几天到几十天。据《2021年中国培育钻石行业分析报告行业发展现状与发展趋势分析》的数据显示，2020年全球实验室培育钻石产量达到600万至700万克拉（如下图）。

全球范围内培育钻石的产能；Mcts：百万克拉

显而易见，中国是培育钻石的生产大国，占世界培育钻石产能的50%。其中河南省更是占据了中国培育钻石产量的70%，拥有多家优秀培育钻石生产企业包括豫金刚石、力量钻石、黄河旋风、中南杰特等，主要生产工艺是高温高压法。

而CVD培育钻石市场虽然不如HTHP培育钻石，但CVD工艺培育钻石的有效生长空间大，原材料纯度高，有利于合成高纯度培育钻石，尤其是在掺杂处理方面具有较大优势，是培育钻石研究的热门课题。目前随着印度、新加坡和美国成为主要的培育生产中心，CVD培育钻石市场份额也在逐步扩大中。

三、培育钻石的应用方向

研究显示，培育钻石在航空航天、精密电子设备、材料以及饰品装饰等方面的应用比较广泛。而随着培育钻石技术的不断成熟与完善，也进一步开拓了培育钻石的应用范围。目前，培育钻石作为光学仪器、量子器件、精密加工仪器等的新材料，呈现出迅猛发展的趋势。

1、切削材料和超精密加工

目前，钻石被公认为是最具硬度的矿物，还兼备耐高温、高压及热稳定性等特点，这些特点决定着钻石可以作为一种良好的切削材料应用到各个领域。例如根据刀具刃口理论，培育钻石可以加工出原子尺寸级的平直度和锋利度，实现镜面加工效果。同时，利用培育钻石的硬度、精度及净度等，将其应用于各种高端设备的精密仪器之中，能够确保设备的稳定和高寿命。

高温烧结钻石碟（来源：3M半导体）

2、光学材料

钻石作为一种优质的光学材料，具备从X射线到微波整个波段显示出高的透过率的功效，比如M PCVD单晶钻石可以做成大功率激光器件的输能窗口，大单晶培育钻石还可以做成宇宙探测器的钻石窗。钻石的光学应用还与其切工、质量等有着密不可分的关系。从这方面研究可以看出钻石在光学方面应用已经相对比较成熟。而培育钻石作为实验室“种出”的钻石，也同样具备这一功效。

金刚石透镜

3、半导体及电子器件

培育钻石在测试和应用的过程中显示出高击穿电压、高热导率的特点，这项技术性的突破能够应用到集成电路、超高频大功率的电子器件之中，取得了良好的成效。在掺杂后可半导体化，这一切都昭示着培育钻石半导体有着非常光明的前景，可应用于集成电路芯片、超高频大功率电子器件、生物传感器、航空航天及其他极端环境电子元器件等场景。

多晶热学级金刚石可用于散热应用（来源：元素六）

培育钻石具有导热性好、传导性优良等特点，这也使得它将会成为最理想的传导材料而被广泛应用于半导体及电子器件中。一般来说，电子器件在长时间使用之后都会出现发热、发烫等现象，这一现象一直持续将会导致器件寿命的缩短，而在今后发展中，半导体或者电子器件利用培育钻石的散热性手段，能够从根源上减少器件老化的可能性。同时，能够增加器件的使用年限，进一步增加器件的使用效率。

4、饰品装饰

在珠宝饰品应用上，培育钻石在颜色、净度等方面可与天然钻石相媲美，在生产成本和价格方面具有明显优势——在国际下达禁止开采天然钻石的禁令之后，培育钻石更是迎来了新的起点。现在，无论是小克拉的培元钻石还是克拉级以上的培育钻石都具备很好的发展前景，也得到了非常广泛的应用。在国内也已有多个相关培育钻石首饰品牌迅速成长，如凯丽希（CA RAXY）、慕蒂卡（MULTICOLOUR）、波琳克琳（Brisa&Reluci）、钻石玫瑰（DIAMOND ROSE）、小白光（Light Mark）、超钻（DOFE STORY）等。

中南钻石生产的培育钻石产品

资料来源：

李凤凤,刘永佳,张建华. 培育钻石的发展现状及应用研究[J]. 超硬材料工程,2022,34(4):51-54. DOI:10.3969/j.issn.1673-1433.2022.04.011.

蔡薇,张锦雯,陈小军,等. 浅谈宝石级培育钻石[J]. 超硬材料工程,2022,34(1):37-42. DOI:10.3969/j.issn.1673-1433.2022.01.008.

李凤凤,刘永佳,张建华. 培育钻石的发展现状及应用研究[J]. 超硬材料工程,2022,34(4):51-54. DOI:10.3969/j.issn.1673-1433.2022.04.011.

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