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合成ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドの自然な形成をシミュレートする実験室で栽培されています。結晶構造の完全性、透明性、屈折率、分散などに明らかな違いはありません。合成ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドの優れた物理的および化学的特性をすべて備えているため、精密切削工具、耐摩耗性デバイス、半導体、および電子機器で広く使用されています。デバイス、低磁気検出、光学ウィンドウ、音響アプリケーション、生物医学、ジュエリーなど。

合成ダイヤモンドの応用展望

切削材料と超精密機械加工 ダイヤモンドは現在、自然界で最も硬い鉱物です。さらに、高い熱伝導率、高い耐摩耗性、化学的安定性を備えています。これらの特性により、ダイヤモンドも優れた切削材料になり得ることが決定されます。人工的に育成された大型の単結晶ダイヤモンドにより、超精密加工がさらに実現し、コストの削減と技術の向上が可能になります。

光学アプリケーション

ダイヤモンドは、X線からマイクロ波までの全波長帯域で透過率が高く、優れた光学材料です。たとえば、MPCVD 単結晶ダイヤモンドは、高出力レーザー デバイス用のエネルギー透過ウィンドウにすることができ、宇宙探査機用のダイヤモンド ウィンドウにすることもできます。ダイヤモンドは、耐熱衝撃性、耐化学腐食性、機械的耐摩耗性の特性を備えており、赤外線ウィンドウ、マイクロ波ウィンドウ、高出力レーザーウィンドウ、熱画像システムウィンドウ、X線ウィンドウなどで研究および適用されています。

量子デバイスの応用分野

窒素空孔欠陥を含むダイヤモンドは、独特の量子特性を持ち、室温で特定のビームで NV 色中心を動作させることができ、長いコヒーレンス時間、安定した蛍光強度、高い光強度という特徴を持ち、優れた研究が行われている量子ビット キャリアの 1 つです。価値と展望。多数の研究機関がNV色中心を中心に実験的研究を実施しており、NV色中心の共焦点走査イメージング、低温および室内でのNV色中心のスペクトル研究において多くの研究成果が得られています。温度、およびスピンを操作するためのマイクロ波および光学的方法の使用、および高精度磁場測定、生物学的イメージング、および量子検出における成功したアプリケーションを達成しました。たとえば、ダイヤモンド検出器は、非常に過酷な放射線環境や周囲の迷光を恐れず、フィルターを追加する必要がなく、シリコン検出器のような外部冷却システムを必要とせずに、室温および高温で正常に動作します。

音響応用分野

ダイヤモンドは、弾性率が高く、密度が低く、強度が高いという利点があり、高周波、高出力の表面弾性波デバイスの作成に非常に適しており、忠実度の高い音響デバイスの作成に理想的な材料です。

医療産業の応用分野

ダイヤモンドの高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数、優れた生体適合性により、人工関節、心臓弁、バイオセンサーなどに広く使用され、現代の医療産業において不可欠かつ重要な素材となっています。

ジュエリーの用途

合成ダイヤモンドは、色、透明度などの点で天然ダイヤモンドに匹敵し、生産コストと価格の点で明らかな利点があります。2018 年、当局の FTC は合成養殖ダイヤモンドをダイヤモンド カテゴリに含め、養殖ダイヤモンドは天然ダイヤモンドの代替の時代を迎えました。養殖ダイヤモンドの格付け基準の標準化と改善により、消費者市場における養殖ダイヤモンドの認知度は年々高まり、世界の養殖ダイヤモンド産業は過去2年間で急速に成長しました。米国の経営コンサルティング会社とアントワープ ワールド ダイヤモンド センターが共同で発表した世界のダイヤモンド産業に関する第 10 回年次報告書によると、2020 年の世界の天然ダイヤモンドの総生産量は 1 億 1,100 万カラットに減少し、20% 減少しました。養殖ダイヤモンドの生産量は 600 万から 700 万カラットに達し、そのうちの 50% から 60% の養殖ダイヤモンドは高温高圧技術を使用して中国で生産され、インドと米国が CVD の主な生産地になりました。国内外の有名なダイヤモンドブランドオペレーターと権威ある鑑定および試験機関の追加により、養殖ダイヤモンド産業の発展は徐々に標準化され、消費者の認識は年々増加し、養殖ダイヤモンドには大きな開発スペースがありますジュエリーの消費者市場。

さらに、アメリカの会社LifeGemは、家族が失われた愛を表現するのを助ける特別な方法で、人体からの炭素を原材料（髪の毛、灰など）として使用してダイヤモンドを作る「記念ダイヤモンド」成長技術を実現しました。養殖ダイヤモンドに特別な意味を与えます。最近、米国で人気のサラダ ドレッシング ブランドである Hidden Valley Ranch も、地質学者で LifeGem の創設者である Dean Vandenbisen を雇って、調味料から 2 カラットのダイヤモンドを作成し、オークションにかけました。しかし、これらはすべてプロパガンダの仕掛けであり、大規模に生産を促進する意味はありません。

超ワイドバンドギャップ半導体分野

前回の応用は誰にとっても分かりやすいものでしたが、今日はダイヤモンドの半導体への応用に焦点を当てたいと思います。アメリカのローレンス・リバモア国立研究所の科学者がAPL(Applied Physics Letters)に論文を発表した、主なアイデアは、高品質のCVDダイヤモンドが「超ワイドバンドギャップ半導体」に使用でき、パワーの開発を大きく促進するというものですグリッド、機関車、電気自動車。

要するに、ジュエリーとしての合成ダイヤモンドの開発スペースは予見可能ですが、その科学的および技術的応用開発は無限であり、需要はかなりのものです。長期的な観点から、合成ダイヤモンド産業が長期的に着実に発展したいのであれば、それは生活と生産の必需品に発展し、最終的には伝統産業とハイテク分野に適用されなければなりません。その使用価値を開発するために最善を尽くすことによってのみ、その優れた性能を最大限に引き出すことができます。従来の生産が続けば、需要は続くでしょう。ダイヤモンド合成技術のさらなる発展に伴い、その重要性は一部メディアで「国家戦略」の頂点にまで引き上げられています。今日の天然ダイヤモンドの供給がますます不足し、制限されている中で、合成ダイヤモンド業界はこの戦略的なバナーを掲げている可能性があります。