“聚焦日本”是日本政府公共关系办公室开办的宣传栏目，旨在向全球介绍日本针对各种全球问题提出的尖端解决方案。该栏目在7月向业界推荐了TDC公司——该公司拥有能够对任何材料、任何形状进行1纳米以下精密抛光的技术，该技术已被国内外的航天项目采用，例如NASA的气球计划、在南极洲观测宇宙微波背景辐射（CMB）的BICEP3望远镜以及登陆近地小行星的JAXA的隼鸟2号等等。这样的超高精度抛光能力是如何达成的呢？ 

“如果您已经被其他公司拒绝，那就来找我们试试吧”，这是TDC的标准业务开场。“在抛光装置中安装的抛光盘与被抛光材料之间，注入由磨粒（用于切割、研磨、抛光等的粉末材料的总称）和润滑液（用于抛光时提供适度润滑的液体的总称）混合而成的抛光液。通过两者的摩擦，磨粒自由漂浮在材料表面进行抛光。磨粒使用钻石和陶瓷等材料，其尺寸非常小，达到纳米级。通过被加工材料和磨粒之间发生的机械和化学作用，可以实现纳米级抛光。”TDC向客户介绍的基本流程也很简单。

但如果只是这样平平无奇，那小编就浪费了本文读者的时间。从多方面深入了解这家公司，笔者认为他们的成功之处在于积极与科研院所等合作，并且富有成效地实施科技成果落地。

TDC员工进行抛光作业

TDC员工使用高精度测量设备在抛光后立即测量表面粗糙度

从金刚石抛光说起

2020年11月，一项由大阪大学山村一也教授课题组主导的科研项目成果在线发表于英国科学杂志《科学报告》上，题目是“20mm见方大型镶嵌单晶金刚石基板的无损高效等离子辅助抛光”，这项研究成果使得高效、稳定地抛光和精加工大尺寸金刚石基板成为可能。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41598-020-76430-6

金刚石的导热率比铜高五倍，并且还具有作为半导体材料的优异特性，因此可以用于为电动汽车和火车提供动力的称为功率器件的功率控制元件，从而大幅降低功耗。此外，其导热性还能节省冷却系统，从而节省空间并减轻重量。尽管如此，但为了将金刚石半导体投入实际使用，还需要大而平坦的高质量金刚石衬底。日本产业技术综合研究所利用独立开发的微波化学气相沉积外延生长技术可以制备世界上最大的镶嵌单晶金刚石基材，但是CVD的生长速度根据基板上的位置不同而不同，所以基材表面粗糙度太高，需要抛光后才能使用。

使用金刚石磨粒进行抛光，速度快，但会在基体表面产生损伤层，甚至导致基体破裂；化学机械抛光（CMP）虽然不会造成损坏，但抛光速度极慢，不适合工业应用。山村小组开发的等离子体辅助抛光，是通过将高反应性等离子体照射到基体或抛光工具表面，对表面进行改性或活化，从而提高抛光效率的技术。这次，小组通过在用氩基氧等离子体照射表面的同时旋转石英玻璃基板(抛光工具)，并将也旋转的金刚石基板压在石英玻璃基板上来进行抛光，速度比其他化学抛光方法高10至100倍，可以高效且不造成损坏地抛光使用镶嵌法制造的大型单晶金刚石基底。

单晶金刚石基体等离子体辅助抛光前后形状

说到这里，本次研究小组成员除了大阪大学、日本产业技术综合研究所，还有就是TDC公司。TDC也凭借本次成果在第二年荣获第41届精密工程技术学会奖（JSPE技术奖）。随着技术积累和迭代升级，截至2024年，TDC已经能够精密抛光最大70毫米见方的金刚石晶片——单晶金刚石表面粗糙度达到Sa0.3纳米以下；多晶金刚石表面粗糙度达到Sa10纳米以下。

TDC特色解决方案

TDC通过开发原创抛光机，实现了最大宽度为300mm，长度超过100米的长幅箔的精密抛光（Ra1.5 nm、Rz10 nm）

TDC参与的隼鸟2号太空探索返回项目的部分样品

超精密抛光技术实现INCONEL®铬镍铁合金镜面抛光

（注：这类合金以镍为主，包含铬、铁、铌和钼）

从金属到陶瓷和玻璃的全面抛光解决方案

Vespel是杜邦公司开发的由全芳香族聚酰亚胺树脂粉末模制而成的超级工程塑料（可承受极限温度）

小结

使用比材料更坚硬的工具切割和破坏材料的方法进行磨削抛光，是人类自石器时代起就掌握的基础技能，但这会在材料表面形成损伤层，损害材料原有的优良性能。发现和使用高效率和无损伤特性的创新抛光方法，是人类不断追求和进步的印证。

TDC作为一家中小企业，只有100多台研磨机、平面磨床等抛光设备，但其中约有一半是自主研发和制造。他们也不挑拣，从一件起接受订单，承诺即使是大批量和复杂的加工也可以实现短交货期。今年年初，TDC完成了第四个新工厂的建设，正在一步步成长为行业领军企业。

粉体圈 启东