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钻石是金刚石吗？
其实，钻石是由金刚石打磨加工而成的产品，通常指的是尺寸在１ｍｍ 以上的金刚石单晶，二者本质上是同一种物质。
目前，金刚石有天然金刚石和人造金刚石两种。天然金刚石矿是非再生资源且矿藏稀少，因此人造金刚石被大范围应用于工业领域，培育钻石就是人造金刚石的延伸产品。
钻石“种”出来？
一颗天然钻石，需要历经数百万年甚至数十亿年才能形成，如今，在实验室中数周时间就可以诞生（图中河北天乾地坤科技有限公司技术人员正在展示“种”出来的钻石 ）。
图源：河北围场满族蒙古族自治县委宣传部
培育钻石的合成技术主要有高压高温法（HPHT）和化学气相沉积法（CVD）。这两种方法采用的生长机理、生长条件以及原材料都存在显著差异。
HPHT法主要采用高纯度的石墨或者金刚石作为碳源，采用金属触媒(铁、镍、钴、锰等过渡金属及其合金)作为溶剂，触媒相当于催化剂，能够大大加快金刚石合成速率，一般用粉末触媒，同时采用叶蜡石、白云石、氧化镁等绝缘材料作为传压密封介质。
CVD法主要原材料为含碳气体(甲烷等)和氢气。在实际生长过程中，甲烷等含碳气体在低压高温条件下分解形成含碳基团，并在衬底材料上外延生长。衬底材料通常采用单晶金刚石片。
高温高压法结构简图
CVD法合成技术简图
HPHT工艺受高压设备体积限制，培育钻石的晶体尺寸提升空间有限。与HPHT工艺相比，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，高质量的CVD培育钻石几乎全部利用微波等离子体加上金刚石单晶衬底的方式进行，河北天乾地坤科技有限公司采用的就是微波等离子气相沉积法，最大可“种”出超6克拉的钻石。
培育钻石前景如何？
从环境角度来看，天然钻石矿并非取之不竭，开采过程更会造成土壤侵蚀、土地破坏、水污染等地球生态环境的影响。据相关环保统计，开采天然钻石矿所形成的有害碳排放量，达到了每克拉5.7万克，而人工培育钻石仅为每克拉0.028克。
从企业角度来看，中国作为世界第一大培育钻石生产国，这个数据的背后，是占据全球90%市场份额的中国人造金刚石产业在强力支撑。培育钻石由人造金刚石孕育而生，是人造金刚石技术发展至一定高度的结晶，堪称金刚石制造领域的璀璨皇冠。
众多传统工业金刚石生产企业纷纷投入培育钻石的研发与生产。中国培育钻石渗透率仍在快速提升中，2020年中国毛坯培育钻销量0.7百万克拉，培育钻渗透率4.00%；预计2025年中国毛坯培育钻销量4百万克拉，培育钻渗透率13.80%。
图源：智研咨询
从政策角度来看，人造金刚石是中国战略性新兴产业和新材料细分产业之一，中国生产商占据培育钻石原石生产市场半壁江山，且主要采用HPHT法，其中HPHT法生产商主要以黄河旋风、中南钻石、力量钻石代表，CVD法生产商以上海征世和杭州超然为代表的，生产公司主要集中在河南。
人造金刚石是河南省及郑州市推动新型材料转型升级行动中的重要产业。 在强大的产业集群效应下，河南已经诞生了中兵红箭（中南钻石母公司）、黄河旋风和力量钻石等头部上市企业。
结语
钻石虽然已经“种”出来，但很多人并不知道什么是培育钻石，在新的消费时代来临，培育钻石将在大克拉、彩钻、异钻等方向大有发展。然而，培育钻石产业技术不断进步的背后，所折射出的是我国金刚石产业从最初的一无所有，到逐步崛起，直至占据全球市场高达 90%份额的辉煌历史。
金刚石的发展，未来可期！
参考来源：
1.方啸虎等：培育大单晶金刚石的现状与未来. 超硬材料工程
2.沈臻懿：实验室“种出”的钻石.检察风云
3.李建华等：培育钻石合成与分析发展.宝石和宝石学杂志（中英文）
4.中国科技网、新华网-河北、智研咨询、新华日报
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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