CVD金剛石的發展趨勢及其行業前景分析

[摘 要] CVD金剛石的成功問世，使得金剛石的性能得到了充分的發揮，其將成為金剛石材料未來發展的主流。隨著CVD金剛石的不斷的發展，其在國民經濟中發揮著重要的作用。本文將結合產業結構優化升級，探討CVD金剛石未來的發展趨勢和對國民經濟的影響。

[ 關鍵詞 ] CVD金剛石 產業優化升級 發展趨勢

金剛石具有極其優異的物理學性能，在自然界中具有最高的硬度和強度，較高的熱導率、較寬的透過波段以及優異的半導體特性和化學惰性，可以說是當今世界上性能最優秀的全方位材料，這使其成為具有廣泛應用前景、巨大的市場潛力和高科技發展的關鍵材料。

但由于天然金剛石資源數量以及尺寸非常有限且加工成本很高，因此它們的應用受到極大的限制。上世紀八十年代初提出的化學氣相沉積法生成金剛石薄膜(CVD)的成功問世，使金剛石的性能能夠充分得到發揮，相信隨著CVD金剛石及其產品技術研究的進一步發展，其全方位的性能和應用將得以實現。專家斷言，CVD金剛石將成為金剛石材料未來發展的主流，它將成為國民經濟的支柱產業，如加工業、汽車、信息、能源領域以及國防、軍事武器和尖端技術的關鍵材料，能有效地改變整體國民經濟的產業結構。

一、CVD金剛石應用在國民經濟發展中的作用

CVD金剛石的晶體結構和天然Ⅱa型金剛石相同，是一種在眾多高科技領域有著廣泛應用和發展前景的全方位材料，從80年代問世初期就受到世界各國的的高度重視。美、日、英等國都將金剛石薄膜列入國家重點發展項目。美國政府第三個國家關鍵技術報告將金剛石薄膜項目列入二十七個國家關鍵技術之一。日本東芝、神戶制鋼及住友電工三家大企業連手合作開發較硅晶圓速度快二十倍的金剛石半導體，已經研制出世界上第一塊采用金剛石薄膜制成的計算機芯片。英國DTI宣布由Element Six公司、劍橋大學及Dynex Semiconductor共同發展金剛石高功率電子組件計劃。我國也將CVD金剛石薄膜研究列入國家“863”高技術計劃，開始建立專項支持CVD金剛石薄膜的研究開發，在“八五”和“九五”期間均設立了專門的重大項目。自然科學基金委員會也在“八五”和“九五”期間資助了20余項有關CVD金剛石薄膜的基金項目。

隨著CVD金剛石合成和加工技術的不斷完善，全面應用所受到的技術限制逐漸被解決，因此，CVD金剛石材料及其產品的成本不斷下降，市場需求不斷擴大，新產品不斷問世，CVD金剛石已經走入到國民經濟的各個領域中去。盡管目前CVD金剛石市場規模還不大， CVD金剛石全方位優異的性能和廣泛的應用，其市場前景極為可觀。

目前， CVD金剛石的市場每年以20%以上的幅度增長，在未來20年中CVD金剛石及其相關產業完全可能發展為每年100億美元的市場，相當于現階段金剛石市場總和的2倍。近3年以來，幾乎世界知名的工具公司如Drukker、Sandwich、Kenner等在CVD金剛石刀具應用方面投入了巨大的財力物力，進行了深入的研發，市場規模迅速擴張。如2000年國際上CVD金剛石僅在工具方面市場實現的銷售約3000多萬美元，目前已經超過了1億美元。世界最大的工業金剛石公司Element Six在2002年CVD金剛石銷售總額1000萬美元，占該公司總銷售額(2億美元)的5%，未來5年將達到年銷售額10億美元。

CVD金剛石的應用無論在國內外都具有廣闊的市場前景，其中工具方面的應用市場，特別是金剛石刀具、砂輪等領域，占據著市場的主要份額。但是，更高層次的應用，如在CVD金剛石熱沉方面的應用，預計未來幾年內將會超越其在工具方面的應用。 除了已經形成的大規模的熱沉和工具市場以外， CVD金剛石在光學、電子、半導體以及單晶金剛石的市場也是非常值得期待的，新產品的種類和規模不斷擴大，最終將會成為CVD金剛石市場的主流。

二、產業結構優化升級對CVD金剛石應用的影響

CVD金剛石的應用在我國的國民經濟占有重要的地位，我國從1987年起就將其列入國家高技術研究與發展計劃(863計劃)項目，“七五”、“八五”和“九五”計劃均列入專項支持，863“十五”計劃的“國防新材料”專項、“納米材料”專項、以及“高性能功能材料”主題也已把CVD金剛石膜在工具、電子通訊和光學的應用列入其中。根據我國目前經濟的實際發展階段、資源和環境約束條件、社會進步程度，特別是結合我國經濟社會發展的戰略目標，未來一個時期我國產業結構調整將呈現一種新的趨勢，那就是以高新技術產業為驅動力，以現代服務業和現代制造業為支撐，帶動產業結構的優化升級，屆時CVD金剛石的應用將呈現出一種新的趨勢。

1.CVD金剛石在超精密加工方面的應用

將傳統的粗放型經濟增長方式轉變為高效率的集約化的經濟發展方式是產業結構調整的關鍵，因此在制造業中的二次加工，精密加工等將成為發展的重點，利用性能優異的高質量CVD金剛石膜替代天然金剛石制作超精密工具可以降低生產成本，打破國外技術壟斷，減少國內精密加工領域對國外技術的依賴。超精密金剛石刀具的用途非常廣泛，在隱性眼睛加工、微創手術、精密電子加工等領域都是不可或缺的重要工具。

2. CVD金剛石在光學方面的應用

重點發展科技含量高和勞動生產率高的現代服務業，使之成為促進經濟增長和產業結構優化的主要推動力之一，同時，還要利用高新技術尤其是信息技術和現代科技成果推動現代制造業的發展。金剛石微波透射窗可應付超過1MW的微波功率，其能力比任何其他材料的透射窗大1倍以上，有可能將引起微波功率電子設備的大變革。我國在現有的技術水平離實際應用的距離不是太遠， 在短期內開發出產品， 并進入市場是完全可行的。

3. CVD金剛石在電子信息方面的應用

CVD金剛石在信息通訊方面具有巨大的應用前景，國際上擁有超薄片制造技術的國家主要是日本、美國等電子信息技術領先的發達國家，且技術處于封鎖壟斷階段，使得我國電子信息領域產品的快速更新與發展受到制約，也影響了該領域企業經濟效益的提高，在結構調整和產業升級的大背景下具有巨大的發展空間。

4. CVD金剛石在納米材料方面的應用

材料的復合化是材料發展的必然趨勢，復合鍍層已成為表面工程領域的研究熱點之一，在現階段追求綠色GDP，低碳經濟的前提下，CVD金剛石在納米材料領域能發揮非常重要的作用。如紡織企業紡織零部件采用普通鍍鎳工藝，耐磨性不足，如改用納米金剛石懸浮為添加劑的電鍍復合鍍工藝，使零部件硬度有明顯提高，耐磨性成倍增加，有良好的耐磨減摩效果，產品使用壽命普遍提高2-3倍。

三、結語

經過多年的發展，我國金剛石工業有了巨大的發展，形成了獨特的工業體系，特別是CVD金剛石的發展和應用，已經成為國民經濟發展中的重要部分，隨著產業結構調整的深入，其將扮演越來越重要的角色。展望未來，我國CVD金剛石將出現新的發展局面。

CVD金剛石的生產將進一步朝著規模化、產業化的方向發展，行業發展的分級將越來越顯著。行業的競爭力將不斷增強，從業人員的綜合水平將會有較大提高，研發和技術的崗位將成為行業的主流。

CVD金剛石的相關產品將向更高級的方面發展，應用范圍從傳統的工具和熱沉將向光學、信息、納米材料等方面轉化，從而滿足機械、電子、通訊等精密加工和應用的需求。

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