2019 년 중과원 닝보소재소는 불과 몇 주 만에 메탄가스를 주요 원료로 36 캐럿의 고순도 금강석을 합성해 우리나라가 대량 단결정 금강석의 생산공예를 돌파했다는 것을 상징한다. 앞으로 더 큰 부피의 금강석은 끊임없이 생산과 생활 분야에 진입할 것이다. 그렇다면 과학자들은 왜 다이아몬드를 인공합성해야 하는가? 합성 다이아몬드의 용도는 무엇입니까?
다이아몬드란 무엇인가
사실, 다이아몬드와 다이아 같은 물질입니다, 하지만 다이아몬드는 광물학 이름입니다, 다이아 보석 이름입니다, 높은 순도 다이아몬드는 "다이아" 입니다.
금강석의 용도는 무엇입니까?
우리가 평소에 사용하는 유리칼은 꼭대기가 사실상 다이아몬드이다. 정밀 가공에 사용되는 공구와 석유 시추에 사용되는 드릴은 표면에 금강석을 도금하여 내마모성을 높인다. 다이아몬드는 세계에서 가장 단단한 천연 물질이기 때문이다.
다이아몬드의 또 다른 특징은 열전도율이 특히 좋다는 것이다. 그것의 열전도 능력은 실온 조건 하에서 순수 구리 열전도율의 약 5 배이다. 반도체 산업 분야에서 잠재적으로 중요한 응용이 있다. 무어의 법칙에 따르면, 현재 대규모 집적 회로의 구성 요소는 크기가 줄어들고 밀도가 높아지면서 열 부하가 계속 증가하고 있습니다. 열이 제때에 흩어지지 않으면 반도체의 회로 기판을 태우고 부품을 태울 수 있다. 만약 우리가 다이아몬드의 높은 열전도율을 이용하여 대규모 집적 회로의 베이스보드나 방열판으로 사용할 수 있다면, 그것은 제때에 열을 방출하여 현재 전자부품의 발전을 제한하는 병목 현상을 해결할 수 있다.
왜 "인조" 다이아몬드가 필요한가?
금강석 응용 분야는 광범위하지만 우리나라 금강석 매장량은 결코 풍부하지 않아 천연 금강석만으로는 공업 수요를 만족시키기 어렵다. 이 현상을 바꾸기 위해 1960 년대에 각고의 공관을 거쳐 우리나라는 점차' 인조' 금강석 기술을 익혔고, 21 세기 들어 인공합성 금강석 산업이 비약적으로 발전하여 최근 몇 년 동안 세계 공업용 금강석 90 의 생산량을 차지하였다. 한편, 우리나라도' 인조' 금강석의 생산공예를 끊임없이 제고하고 있으며, 더 큰 알갱이와 순수도가 높은 금강석을 생산하기 위해 노력하고 있다.
"인조" 다이아몬드의 방법은 무엇입니까?
현재 일반적으로 다이아 합성을 위해 일반적으로 사용되는 세 가지 방법이 있습니다.
첫 번째는 폭격법이라고 합니다. 천연 다이아 형성 조건은 고온 고압 환경인데, 어떻게 고온 고압의 이런 특수한 환경 상태를 만들어 낼 수 있을까? 간단하고 난폭한 방법은 다이너마이트를 터뜨리는 것이다. 흑연이 들어 있는 다이너마이트를 특수한 용기에 넣고 다이너마이트를 폭발시키면 순식간에 강한 압력과 높은 온도를 발생시킨다면 흑연을 다이아몬드로 바꿀 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 흑연명언) 이 방법은 많은 미세 분말 다이아몬드를 얻을 수 있습니다. 그것의 알갱이는 매우 작아서 단지 5~15 개의 나노미터밖에 안 되는데, 보석으로서의 응용은 한계가 있을 수 있지만, 그것은 공업용 연마재로서 여전히 매우 중요하다.
두 번째 방법은 고온 고압법이라고 합니다. 상대적으로 긴 기간 동안 고압고온을 유지하는 환경으로 흑연을 서서히 다이아몬드로 바꾸는 환경이다. 합성 조건과 시간을 제어함으로써 다이아 들은 계속 성장할 수 있다. 하루 정도면 5 밀리미터의 금강석을 얻을 수 있다.
세 번째 방법은 화학기상침착법이라고 하는데, 이것은 1990 년대에 점차 발전하기 시작한 방법이다. 이 방법은 주로 메탄과 수소와 같은 일부 탄소 함유 가스를 탄소원으로 사용하여 특정 에너지 입력 하에서 메탄 가스를 분해하고 기저에 핵을 만들어 성장시켜 다이아몬드로 바꾸는 것이다.
이 방법의 장점은 효율성이 비교적 높고, 상대적으로 통제할 수 있으며, 순수하고 불순물이 없는 투명한 금강석을 얻을 수 있다는 점이다. 이것이 현재 발전의 중요한 방향이다.
앞으로 금강석 합성은 고순도 대형 입자의 방향으로 발전할 것이다. 금강석의 수요에 대해 우리는 더 이상 자연의 선물에만 의존하지 않을 것이며, 합성 금강석도 더 많은 생산 분야에 진입하여 더욱 광범위하게 응용될 것이다.
건강 팁: 나가서 마스크를 쓰고, 손을 자주 씻고, 통풍을 많이 하고, 인파가 밀집된 곳에 가지 마세요.
새로운 기술에 대한 전망
다이아몬드 합성의 새로운 방법
방송 시간: 6 월 20 일 19 시 31 분
감독/동편집장/유명 황려군
편집/장란 양력 서성원 (인턴)