“钻石的特性远远超出其作为珠宝的价值。包括在最新的智能手机、高功率激光、高端音频系统以及量子传感设备等一系列工业领域更能发挥钻石的极端性能，而早在16世纪，钻石也已经被用于切割和抛光其他坚硬的宝石。但天然钻石的稀缺和不一致性使其技术发展难以为继。”以上是2020年Element Six公司首席科学家Stephanie Liggins博士在“Gems&Jewellery”杂志发表 “Beyond the Fire”的署名文章的前言。

自1959年以来，Element Six一直专注于开发金刚石合成工艺，以实现创新的合成金刚石和碳化钨解决方案。Element Six目前采用两种工艺合成钻石材料——第一种是最常见的高温高压法（HPHT）,即模拟天然金刚石形成条件制备，该方法适合磨料应用需求，比如用于汽车、消费电子产品、石油天然气以及采矿等；第二种是化学气相沉积（CVD）法，该技术的发展使得合成钻石产品具备一致性，大大提升了工业应用潜力，并可以按照应用进行定制，这也是高端合成钻石产品的主要路线。CVD生长材料使用高纯气体在超过2000℃下进行反应，通过添加气体掺杂硼或氮，精细的温度和压力控制可以使其生成聚晶或单晶，性质可以是绝缘或导电，透明或不透明，甚至是一系列不同的色彩变化。

Stephanie Liggins博士在文章中分享了全球合成钻石领头羊的Element Six为工业应用提供的两个创新解决方案——

左三为高音扬声器中的钻石振膜

聚晶CVD金刚石作为振膜不仅坚固耐用，稳定性好，最重要的是在2kHz高音频上不失真。当然，这需要将钻石计出完美的几何形状、曲率半径、厚度和直径，从而提供完美的性能和性能。

用于废水处理的掺硼金刚石晶片电池

工业废水通常生物降解性低，而分解有机物和氧化无机化合物需要消耗大量氧气，这也导致水体环境恶化，水生生物死亡。掺硼导电CVD金刚石适合恶劣环境下作为独立电极，相比传统电化学元件可以在更高电流下工作。同时它对水的催化作用也低得多，因此不会产生氧气，而是氧化水中羟基离子，形成临界自由基，这意味着不会对电极造成影响，同时可以氧化有机污染物。再直白一点，掺硼金刚石电极的使用寿命单位是年，而其他替代品则只有数小时而已。2018年，该Diamox专利电化学高级氧化电池技术已被西门子用于有效处理顽固性工业废水的氧化技术。

近年成就与重点市场

以下，小编整理部分Element Six从2020年以来在合成钻石商业化产品上的成就，以及重点市场推出的系列产品，从中或许能够一探其合成钻石的技术进展以及市场嗅觉的锐度。

一、量子测量金刚石

2015年，“自然”杂志报道了合成钻石用于量子测量的实验，而这当然引起业界重视。时间来到2020年6月，Element Six推出其首款商用通用CVD量子级金刚石DNV-B1^TM,它可以用于量子演示、微波激射器、射频辐射检测、陀螺仪、传感和进一步项目的氮空位(NV)精密测量系统。该公司首席科学家Matthew Markham评论：“通过化学气相沉积法生长钻石意味着，首先，我的团队可以可控且可重复地用氮掺杂生长的钻石。然后，在随后的辐照和退火步骤之后，他们能够生产出包含均匀且可重复的 NV 自旋中心浓度且自旋寿命为微秒的钻石”。

2021年9月，Element Six推出最新的通用量子级金刚石——DNV-B14^TM，与首款产品DNV-B1^TM相比NV色心密度增加了 10 倍以上。值得一提的是，洛克希德马丁公司2019年的黑冰计划还依赖于围绕DNV系列量子金刚石构建的磁力计，该磁力计可测量几乎无法察觉的磁场异常的方向和强度，从而为GPS失效环境的导航开辟了新的可能性。

二、PCBN氮化硼聚晶工具

2021年2月，Element Six宣布作为工具解决方案提供商参与欧盟一项旨在扩大搅拌摩擦焊(FSW)规模以在航运业大规模采用的研究计划。(FSW)是一种高完整性、低变形和环境友好的焊接技术，可实现高强度焊缝的自动化生产。该技术也可以在水下工作，它结合了改进的质量、生产速度和成本效率。作为该计划的一部分，其负责开发具有各种尺寸的专用多晶立方氮化硼(PCBN)工具PURECUT^TM，用于焊接各种海洋应用所需的钢材。

三、硬质合金重型刀具

2021年8月，Element Six推出用于高磨料铣削和回收作业的新型重型刀具系列，其利用专有“纳米技术”来增强钴粘合剂基体并优化磨损，而不会影响钻头的韧性。与竞争产品相比，这些创新的硬质合金产生了一种通用的钻头，可提供更高的操作效率。

四、热管理

传统热管理解决方案的局限性会给设备和组件带来严重的瓶颈，这迫使航空航天、电信和国防工业的系统设计人员在尺寸、性能和可靠性之间做出妥协。CVD金刚石则正被Element Six用于减少热管理瓶颈，并在一系列电子应用中实现更低的工作温度、更高的性能和更长的系统寿命，比如CVD金刚石散热片可以使氮化镓（GaN）固态射频X波段功率放大器、先进专用集成电路（ASIC）和激光二极管等产品的整体系统生产率提高一倍以上。

DIAFILM^TM视为终极半导体热管理解决方案

DIAFILM^TM适用于大功率射频、光电和高压电力半导体器件，它减少了设备附近的热梯度，使散热器更加高效，并允许在不增加系统尺寸或降低工作环境温度的情况下使用高功率设备。

Diafilm^TMETC700导电金刚石散热片

这是第一款导电CVD金刚石散热片，在提供钻石的卓越散热性能的同时将电阻和射频损耗降至最低。

现在和未来

以上不难看出Element Six正依托其CVD金刚石技术寻求和开发下一代合成钻石解决方案，比如前文提及的量子级产品，其可制备用于医疗诊断等领域所需的量子磁场传感器；再比如高纯度纳米工程精度的单晶金刚石……

最近在2022年的2月3日，Element Six向光子学和化合物半导体企业II-VI INCORPORATED授权其单晶金刚石技术，后者获得了生产高质量单晶金刚石所需的知识产权和设备的许可，推动单晶金刚石在先进的功率和射频电子产品，以及包括6G无线组件，以及生命科学、传感、热管理和量子计算中的其他新兴应用。

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