中国粉体网讯 金刚石具有极其优异的物理化学性能，在超精密加工、半导体、航空航天、核能等高新技术领域具有广泛的应用前景，甚至在许多领域中成为不可替代的材料。
金刚石材料的应用
金刚石加工方法细分有二十多种。目前，研究和应用较多的是金刚石抛光技术，主要有机械抛光、热化学抛光、动摩擦抛光、化学机械抛光、激光抛光、离子抛光以及电火花抛光等。
那么，在抛光过程中，材料是如何被去除的呢？关于金刚石材料的去除机理，主要有微破碎、石墨化、气化、溅射以及化学反应这五种类型。
微破碎
机械研磨抛光是使用最早应用最广的抛光技术，其材料去除方式就是金刚石表面材料的微破碎去除。
微破碎去除是金刚石试件表面与金刚石磨粒或者较硬的陶瓷抛光盘接触、挤压和摩擦，产生压力和剪切力，使得金刚石的表面材料发生破坏，进而达到材料去除的目的。微破碎材料去除机理往往会在被加工的金刚石表面形成微小裂纹等损伤。
石墨化
金刚石和石墨都是晶态单质碳，仅从元素组成上看是完全一致的，但是石墨的硬度远小于金刚石的硬度。看似金刚石的稳定性高于石墨，实际上石墨结构处于稳态而金刚石结构处于亚稳态。也就是说在一定条件下，金刚石可以由亚稳态越过能量势垒转变为稳态的石墨。
在没有铁、钴、镍等催化剂的存在下，需要将金刚石加热到1500℃，才能够使金刚石发生石墨化；在有铁、钴、镍等催化剂的存在下，只需将金刚石加热到700℃左右，金刚石就开始发生石墨化。石墨化是金刚石晶格在吸收能量后从sp3结合状态跃迁到sp2结合状态的过程。热化学抛光就是利用高温催化的条件下，较硬的金刚石结构转化为较软的石墨结构，进而达到材料去除的目的。
气化
随着科技的发展，高能束技术逐渐被应用于金刚石的加工。激光束便是其中之一，高强度的激光束照射在试件表面使其发生材料溶解或气化，进而去除材料。这一方法使得金刚石的加工有了一种新的机理，就是利用高能束在金刚石表面瞬间产生高温，材料气化去除。
溅射刻蚀
溅射刻蚀材料去除机理是利用高能粒子束撞击金刚石材料表面，破坏碳原子共价键，使碳原子从晶体中飞出。离子束抛光金刚石就是利用该机理，由于该方法是原子级的去除，所以一般抛光质量非常高，但是效率极低、加工成本较高。
化学反应
化学反应主要利用的是氧化还原反应，将金刚石中的碳氧化产生气体以达到去除材料的目的。
化学机械加工方法（化学机械抛光、机械化学抛光、化学辅助抛光和真空等离子化学抛光）就是利用了化学反应的去除机理。利用氧官能团（O2-，OH）加工金刚石的相关研究也是利用低温下化学反应达到材料去除的目的。离子抛光中的等离子体抛光利用能与碳原子反应的等离子态的气体（氧气或氢气等）抛光金刚石。
参考来源：
1.李强. 单晶金刚石的研磨与化学机械抛光工艺.大连理工大学
2.薛洪明等. 单晶金刚石机械研磨与化学机械抛光工艺.纳米技术与精密工程
3.温海浪等. 大尺寸单晶金刚石衬底抛光技术研究现状与展望.机械工程学报
4.王华禄. 纳秒/皮秒激光烧蚀单晶金刚石材料的微观特征及去除机理研究.华侨大学
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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