刚石二者混淆。由于前者粒度太小仅在纳米范围，所以目前在半导体材料切割和精加工领域尚无法应用，因此不构成对激波合成纳米聚晶金刚石竞争。年代，在爆轰法合成纳米金刚石微粉技术中出现些新专利，其原理是不用，而是在或中混入重量比约石墨，其合成金刚石聚集体粒度约，大于上述纳米金刚石。但由于掺入石墨使爆压降低，因而每公斤药量金刚石产率低于原来方法。由于其爆轰作用时间仅为毫微秒量级，远低于激波合成纳米聚晶金刚石作用时间微秒量级，其晶核之间缺乏必要相互成键时间，因此其颗粒强度又低于激波法合成纳米聚晶金刚石。这种金刚石聚集体，在磨削过程中易于破碎成为纳米晶粒，加工效率低，性能缺乏优势，现未见规模化生产报道。激波法年，美国率先用激波法合成出聚晶金刚石微粉，随后公司等取得了系列专利。年代公司采用环状飞片法生产时，每次炸药重约吨，每公斤炸药产出克拉金刚石。其产品纳米聚晶金刚石粉是国际驰名品牌。售价美元克拉，其中粒度为售价高达美元克拉。日本住友公司也采用专利生产。上述两家年产量各为万克拉左右。用这种方法生产金刚石呈砾石状，需要通过球磨或气流磨做浑圆化处理。从世纪年代初开始，中科院力学研究所开展了长达年爆炸合成金刚石研究，掌握了以石墨为原料，在激波产生超高压万大气压高温约度下，合成纳米聚晶金刚石微粉技术。该技术由于击波作用时间极其短暂，相变以瞬时大量形成纳米尺度晶核为主，晶核生长对于新相形成贡献为辅。数以万计纳米晶通过不饱和键结合成亚微米或微米尺寸聚晶晶粒。为此中科院于年创建了中国笫家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约克拉，年生产能力为万克拉，产品为型聚晶金刚石微粉，自然呈固团球状，不需整形工序。存在主要问题目前国际上生产纳米聚晶金刚石技术路线主要依照公司专利。存在主要问题为炸药用量大操作笨重在般野外场地难于实现。建厂投资大，生产周期长产率低。产品需要经过破碎和整形才能达到超精细加工需要粒度和形貌。产品成本高，价格昂贵。本项目技术创新性本项目技术是中科院专家在年建立金刚石厂产业化基础上，对激波合成金刚石爆炸力学和相变动力学过程做了大量深入理论分析数值计算和实验工作，并借助计算机筛选实验参数，将每公斤炸药产量提高到克拉，大大提高了纳米聚晶金刚石生产效率和生产成本，解决了公司专利所出现众多问题。本项目技术从以下几个方面进行了改进和创新年以来，中国科学院专家对爆炸力学和相变动力学全过程做了深入理论分析，编制了专门计算软件，通过大量计算和野外实验筛选出了工艺参数最佳组合，对技术方案和工艺流程做了重大改进和更新。目前军用高能炸药爆压不足以使石墨相变，所以需通过增压技术产生左右压力，才能使占石墨总量型石墨相变。欲使型石墨相变，通常用掺金属粉办法提高压力。在公司专利中金属粉甚至掺到试样总重，能转变金刚石石墨只剩了。即使型石墨参与了相变，每公斤炸药产出也不足克拉。高达以上金属需用化学方法除去，不仅增加了成本也带来环保沉重压力。本项目增压装臵，可在少掺或不掺金属粉情况下也可使型石墨相变，使每公斤炸药产出克拉以上，从而大大降低了成本。本项目爆炸装臵操作方便安全。爆炸场地建设投资少。爆炸工序周期短，可以连续作业，为规模化生产创造了条件。用公司方法生产纳米聚晶金刚石为砾石状，粒度在微米量级，用于超精细加工时需经过破碎和整形两道工序才能使用见图和表。本项目生产金刚石微粉自然呈类球状见图，能胜任最苛刻硅片超精细加工要求。其粒度主要分布在亚微米量级，粒度恰与目前半导体超精细加工要求相吻合，因而无需经过破碎和浑圆化处理，可以直接进入分级和悬浮工序。本项目技术与专利对比见下表。表本技术与美国杜邦公司专利对比次用炸药量公斤爆炸工序周期每公斤炸药得金刚石克拉粒度形貌成本售价克拉专利数天小于微米为主，需破碎砾石状，需整形高美元本项目技术小于分钟亚微米为主，无需破碎类球状，无需整形低成本元人民币项目承担单位在实施本项目中优势第章项目成熟度技术可靠性中科院力学所和物理所于年在国内首先联合开展了爆炸合成金刚石实验研究。七十年代初，国内先后有多家开展了此项工作，但由于缺乏改进和持续发展能力而先后停止。中科院力学所多位科学家坚持研究，完成了批颇具特色成果，发表后获得国内外同行好评。年力学所专家为有关公司创建了中国第家规模化生产爆炸合成金刚石厂。每公斤炸药金刚石产量约为克拉，年产能力为万克拉，其产品直接供应给军方。近年来中国科学院力学所专家，对合成纳米聚晶金刚石技术方案和工艺流程做了重大改进和发展，形成了本项目技术成果。日本公司采用我们类球状聚晶金刚石和国际驰名品牌公司聚晶金刚石研磨铁氧体时，对磨削效率和平整度进行了比较。试件原始表面划痕深度均为，金刚石微粉粒度均为。研磨分钟后表面平整度分别为和，见图，可见本项目类球状聚晶金刚石能够达到更高平整度。图表明二者磨削效率大致相当。三菱化学公司用粒度为类球状聚晶金刚石研磨秒后，表面平整度可达图采用类球状纳米聚晶金刚石即图中和公司聚晶金刚石加工铁氧体时磨削效率和表面平整度对比本项目研制专家，是国内爆炸合成金刚石界研究时间最长，同时具有丰富实践经验资深专家，在美日等国也有相当影响。为了对本技术保密，本技术未申请专利公开，但经北京科之源资产评估有限责任公司年评估，其评估值为万元。产品及性能本技术生产纳米聚晶金刚石微粉是由直径为纳米晶粒，通过不饱和键结合而成微米和亚微米聚晶，因而各向同性无解理面。图为类球状纳米聚晶金刚石衍射峰图，呈典型立方金刚石结构特征。图纳米聚晶金刚石衍射峰图图类球状纳米聚晶金刚石在透射电镜下形貌图为类球状纳米聚晶金刚石在放大万倍透射电镜下形貌。图中每粒纳米单晶通过不饱和键与周边其它纳米单晶结合。图中展示聚晶金刚石微粉这种结构特点使得它区别于单晶，具有无数微观刃口，在磨削过程中，纳米晶粒适时剥落不断提供新鲜微观切削刃口。正是这种„自锐性‟保证了加工高精度高效率和浅表面损伤层。在中国科学院专家主持下生产出聚晶金刚石超细微粉，其形貌见图。因其本身自然呈类球状，无需再人为整形。它没有尖锐棱角，因而在超精细加工时可以达到最高表面平整度和光洁度。由于纳米聚晶金刚石微粉优良自锐性，在加工材质极不均匀表面时也可达到„镜面光‟。图类球状纳米聚晶金刚在扫描电镜下形貌项目后续开发为了对引进中科院技术吸收利用及进步开发，本企业与中科院在企业中共建研发中心，聘请中科院专家作为研发中心首席科学家，对项目技术进行深入开发。第章市场需求情况和风险分析产品应用前景硅片加工应用方面目前国内主要集成电路芯片生产企业不下十余家。除中外合资企业加工芯片硅抛光片主要或全部依靠进口外，其余各家芯片线宽落后国际水平年。为使国产芯片线宽升级到，重要条件之就是相应硅抛光片平整度升级到。纳米聚晶金刚石作为做理想磨削材料就可以达到所需要平整度。在太阳能光伏电池方面，目前国产单晶硅或多晶硅太阳能光伏电池光电转化率般分别为和，最高水平分别为和。国际水平般分别为和。年美国光电转化率可以达到。理论表明，理想情况下可有约入射光能量转化为电能。但由于采用单晶金刚石或碳化硅刚玉切割和研磨硅片，使硅片表层存在大量位错微裂纹等微观损伤。损伤层厚度可达左右，这就导致渗磷层光生载流子与缺陷复合。实践表明，厚损伤层能使载流子寿命纳米聚晶金刚石广泛用于电子军工机械航空光学等部门。其中最重要应用领域是对国民经济腾飞起着发动机作用产业和能源产业。纳米聚晶金刚石作为高级硅片最终超精细加工磨料，具有无可替代地位。在今后若干年内，随着集成电路芯片产业不断发展，芯片光刻线宽不断变窄，硅片直径不断增大，原有加工工艺和相应磨料将逐步被淘汰，对纳米聚晶金刚石需求必将同步上升。纳米聚晶金刚石微粉在超精细加工方面优异性能，使得以它为磨料加工硅片必将成为国际上主流工艺。据专家预测，以硅为代表半导体材料在微电子技术中主导地位至少到本世纪中叶都不会发生变化。用于半导体材料超精细加工纳米聚晶金刚石寿命期至少也应保持半个世纪以上。因此目前它属于朝阳产业，处于其寿命前期。科技部在„十五‟国家专项规划中将芯片制造业目标设定在英寸生产线，加工线宽达到纳米以下，力图进步缩小和世界先进水平之间差距。本技术经过批量生产考验，产品质量稳定，操作安全可靠。采用本技术产品加工硅片，可以实现„十五‟国家计划中上述指标。由于产品性能优越独特，价格低廉，在国际市场具有竞争力。七综合实力和产业基础企业员工构成包括分工构成和学历构成企业高层管理人员或项目负责人教育背景科技意识市场开拓能力和经营管理水平。企业从事研究开发人员力量资金投入，以及企业内部管理体系等情况。企业从事该产品生产条件产业基础包括项目实施所需基础设施及原材料来源供应渠道等。第章项目实施方案项目开发计划产能规划和实施步骤第步目标投资万元人民币，使具有国际先进水平和巨大市场前景类球状纳米聚晶金刚石微粉生产技术尽快实现产业化。年内达到年产万克拉规模。其中第年度试生产万克拉。第二年度达到年产万克拉生产能力。投资到位万。第二步目标在到年内，靠自身良性滚动发展，走向壮大。实现年产量由万克拉发展至万克拉加强研究开发能力和技术储备，使公司在纳米超硬材料产业界成为具有国际知名度企业，跻身国际三强。产品规划本套设备主产品为纳米聚晶金刚石，同时还有同等产量高品质纳米单晶金刚石产品。此外本套设备除可生产金刚石产品外还可生产其他硬质耐磨材料，例如立方氮化硼产品等。在项目上马初期，主要生产纳米聚晶金刚石，同时伴随着等量纳米单晶金刚石，他们都可作为初级工业材料在生产出稳定产品后逐渐扩充产能，同时开发纳米聚晶金刚石下游产品例如纳米聚晶金刚石抛光液切削刀具开发等为了增加产品种类我们还可以生产立方氮化硼，同样有客观利润。项目实施内容工艺流程包装分级测试取样清洗提纯处理回收合成组装药柱订购试件制备原辅材料来源及供应渠道本项目不涉及需经国家储委会批准资源。主要原料为国产石墨化学品等，来源充分，价格低廉。所需火工品为常规火工产品，通过定手续可获得充足供应。对水电道路通讯条件无特殊要求。生产设备本生产过程所需主要设备为大容量高速恒温离心机，可以在国内专业生产厂家订购，也可以通过美德法等国在国内代销商联系选购。有关大型检测仪器，如光衍射仪光谱分析仪，各种电镜等，因其价格昂贵不可能购买。拟通过外协，以支付测试费方式解决。粒度检测仪需大量经常使用，其测试结果稳定可靠是本产品与国际接轨，能被国内外重要用户接受关键。生产厂房除分级车间需达到无尘标准外，其它车间无特殊要求，为平房建筑，也可利用现有闲臵房屋，加以适当改造即可。建设周期项目总工期为个月，前期准备阶段为个月，主要工作有可行性研究报告编制及审批环境影响评价编制与审批初步设计编制及审批工程建设为个月，主要工作有施工图设计建筑施工设备定购设备工艺安装调试试生产阶段为个月。具体安排见下表。表工程进度计划表项目时间月可研报告及审批环境影响评