刚石的石 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。高达以上的金属需用化学方法除去，不仅增加了成本 也带来环保的沉重压力。本项目的增压装臵，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。 本项目的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。 用公司方法生产的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。本项目生产的金刚石微粉自然呈类球状见图，能胜任最 苛刻的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米单晶金刚石与爆炸法合成纳米聚晶金刚 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 聚晶金刚石的竞争。 机床刀具等产业的发展可用于复合镀以提高 表面抗磨性能，降低摩擦系数，提高工效，延长工件寿命。也可用作掺 加剂提高橡胶树脂，乃至机场跑道的综合性能以及催化剂载体。非业 内人士常将爆轰法合成纳可以说，高档金刚石市场基本被进口货所垄断。 本项目生产的纳米聚晶金刚石高于进口产品品质，完全替代进口和 满足国内对高档金刚石的需求并且在扩大规模以后可以实现出口，带 动我国芯片太阳能光伏刚石还存在定的问题，无论是国产金刚石还是其制 品，质量均属中低档，与发达国家质量水平差别较大。国内高档金刚石 只有中非人工晶体研究院保定八达稳德金刚石公司能生产，但产量很 低，大量的靠进口。就是超精细加工磨料纳米聚 晶金刚石的产业化生产。 而这些行业都是我国乃至世界重要的产业领域，伴随这些行业的逐 年发展，对纳米聚晶金刚石的需求必将同步上升。但是国内目前工业化 生产纳米聚晶金用。 此外纳米金刚石还在众多工业领域得到应用。 投资必要性和预期经济效益 投资必要性 制约我国集成电路硅片碳化硅晶片太阳能光伏电池硅片以及磁 头等产业的发展的最重要因素之高耐磨性高传热而成 为理想的切削刀具，具有高精高效长寿低耗等优点，适用于有色 金属材料高速精密和自动化加工，能以车铣代磨，目前已在汽车航 天航空精密机械家电木材等行业得到广泛应迥异材料构成的元 件，要求达到如此高的平整度，其超精细加工的难度是当今最高的。采 用类球状纳米聚晶金刚石加工的表面平整度基本达到了的要 求。 在切削道具方面，金刚石以其高硬度纳米聚晶金刚石加 工硅片，可以降低其表面损伤层厚度，光电转化率则可跨上个台阶。 在硬盘存储方面，随着存储密度的提高，巨磁阻磁头的平整度 要求达到，甚至小于。这种由多层硬度路硅片领域，纳米聚晶金刚石微粉用作研磨材料可实 现大尺寸集成电路的硅圆片表面的超精细加工。 在太阳能光伏电池方面，降低损伤层厚度是提高太阳能光伏电池光电转化率的最关键，也是最难解决的问题。采用新 技术产业和传统支柱产业中均有重要应用。 项目产品应用领域 纳米聚晶金刚石广泛应用于集成电路硅片碳化硅晶片太阳能光 伏电池硅片以及磁头等产业制品的超精细加工中。 在集成电 在磨削过程中，随着纳米晶粒适时自动剥落，不断出现新的锋利的微观 刃口，这种性质被称为自锐性。自锐性使得磨削效率高工件表面 的平整度高损伤层浅，最适合应用于高档硅片的研磨和抛光。在高点 本项目生产的纳米聚晶金刚石，具有独特的类球状形貌，各向同性， 无解理面。它既具有超常的硬度，又有纳米材料的高强度和高韧性。作 为超精细加工的磨料，它不易划伤工件表面，能满足最苛刻的加工要求。石生产的高新技术企业。项目建成并达产 后，企业将成为国内最大的纳米聚晶金刚石生产企业。为我国芯片 太阳能光伏机床刀具等产业的发展奠定基础。 项目产品特点及应用领域 项目产品特理论和时间研究对技术方案和工艺流程做了 重大改进和更新，使纳米聚晶金刚石得以产业化生产。 项目内容 本项目引入中科院成熟技术，利用山西省丰富的石墨资源，建成年 产万克拉纳米聚晶金刚石已有多年历史，但规模并不大。这是由于 其本身存在些未能克服的缺点，主要表现为每公斤炸药产量不高 操作不够简便，难以规模化。为了改善这种供不应求的局面，中国科学 院爆炸力学专家经过长期工和抛光，与单晶金刚石微粉相比，其加工效率高表面 光洁度高，显示了优异的性能。用纳米聚晶金刚石加工的芯片在计算机 领域以及传统支柱产业如汽车航空工业中有着广泛的应用前景。爆炸合成聚晶金刚石工和抛光，与单晶金刚石微粉相比，其加工效率高表面 光洁度高，显示了优异的性能。用纳米聚晶金刚石加工的芯片在计算机 领域以及传统支柱产业如汽车航空工业中有着广泛的应用前景。爆炸合成聚晶金刚石已有多年历史，但规模并不大。这是由于 其本身存在些未能克服的缺点，主要表现为每公斤炸药产量不高 操作不够简便，难以规模化。为了改善这种供不应求的局面，中国科学 院爆炸力学专家经过长期理论和时间研究对技术方案和工艺流程做了 重大改进和更新，使纳米聚晶金刚石得以产业化生产。 项目内容 本项目引入中科院成熟技术，利用山西省丰富的石墨资源，建成年 产万克拉纳米聚晶金刚石生产的高新技术企业。项目建成并达产 后，企业将成为国内最大的纳米聚晶金刚石生产企业。为我国芯片 太阳能光伏机床刀具等产业的发展奠定基础。 项目产品特点及应用领域 项目产品特点 本项目生产的纳米聚晶金刚石，具有独特的类球状形貌，各向同性， 无解理面。它既具有超常的硬度，又有纳米材料的高强度和高韧性。作 为超精细加工的磨料，它不易划伤工件表面，能满足最苛刻的加工要求。 在磨削过程中，随着纳米晶粒适时自动剥落，不断出现新的锋利的微观 刃口，这种性质被称为自锐性。自锐性使得磨削效率高工件表面 的平整度高损伤层浅，最适合应用于高档硅片的研磨和抛光。在高新 技术产业和传统支柱产业中均有重要应用。 项目产品应用领域 纳米聚晶金刚石广泛应用于集成电路硅片碳化硅晶片太阳能光 伏电池硅片以及磁头等产业制品的超精细加工中。 在集成电路硅片领域，纳米聚晶金刚石微粉用作研磨材料可实 现大尺寸集成电路的硅圆片表面的超精细加工。 在太阳能光伏电池方面，降低损伤层厚度是提高太阳能光伏电池光电转化率的最关键，也是最难解决的问题。采用纳米聚晶金刚石加 工硅片，可以降低其表面损伤层厚度，光电转化率则可跨上个台阶。 在硬盘存储方面，随着存储密度的提高，巨磁阻磁头的平整度 要求达到，甚至小于。这种由多层硬度迥异材料构成的元 件，要求达到如此高的平整度，其超精细加工的难度是当今最高的。采 用类球状纳米聚晶金刚石加工的表面平整度基本达到了的要 求。 在切削道具方面，金刚石以其高硬度高耐磨性高传热而成 为理想的切削刀具，具有高精高效长寿低耗等优点，适用于有色 金属材料高速精密和自动化加工，能以车铣代磨，目前已在汽车航 天航空精密机械家电木材等行业得到广泛应用。 此外纳米金刚石还在众多工业领域得到应用。 投资必要性和预期经济效益 投资必要性 制约我国集成电路硅片碳化硅晶片太阳能光伏电池硅片以及磁 头等产业的发展的最重要因素之就是超精细加工磨料纳米聚 晶金刚石的产业化生产。 而这些行业都是我国乃至世界重要的产业领域，伴随这些行业的逐 年发展，对纳米聚晶金刚石的需求必将同步上升。但是国内目前工业化 生产纳米聚晶金刚石还存在定的问题，无论是国产金刚石还是其制 品，质量均属中低档，与发达国家质量水平差别较大。国内高档金刚石 只有中非人工晶体研究院保定八达稳德金刚石公司能生产，但产量很 低，大量的靠进口。可以说，高档金刚石市场基本被进口货所垄断。 本项目生产的纳米聚晶金刚石高于进口产品品质，完全替代进口和 满足国内对高档金刚石的需求并且在扩大规模以后可以实现出口，带 动我国芯片太阳能光伏机床刀具等产业的发展可用于复合镀以提高 表面抗磨性能，降低摩擦系数，提高工效，延长工件寿命。也可用作掺 加剂提高橡胶树脂，乃至机场跑道的综合性能以及催化剂载体。非业 内人士常将爆轰法合成纳米单晶金刚石与爆炸法合成纳米聚晶金刚 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 聚晶金刚石的竞争。 年代，在爆轰法合成纳米金刚石微粉的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的石墨， 其合成的金刚石聚集体的粒度约，大于上述的纳米金刚石。 但由于掺入石墨使爆压降低，因而每公斤药量的金刚石产率低于原来的 方法。由于其爆轰的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的作用时间微秒量级，其晶核之间缺乏 必要的相互成键的时间，因此其颗粒强度又低于激波法合成的纳米聚晶 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 工的效率低，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 的售价高达美元克拉。日本住友公司也采用的专利 生产。上述两家的年产量各为万克拉左右。用这种方法生产的金 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的爆 炸合成金刚石的研究，掌握了以石墨为原料，在激波产生的超高压 万大气压高温约度下，合成纳米聚晶金刚石微 粉的技术。该技术由于击波作用的时间极其短暂，相变以瞬时大量形成 纳米尺度的晶核为主，晶核生长对于新相形成的贡献为辅。数以万计的 纳米晶通过不饱和键结合成亚微米或微米尺寸的聚晶晶粒。为此中科院 于年创建了中国笫家规模化生产的爆炸合成金刚石厂。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。 存在的主要问题 目前国际上生产纳米聚晶金刚石的技术路线主要依照公司 的专利。存在的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的粒度和形貌。产品成本高，价格昂贵。本项目技术的创新性 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 波合成金刚石的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