다이아몬드는 또한 '성장'할 수 있습니다.

2019년 중국과학원 닝보재료연구소는 메탄가스를 주원료로 사용해 불과 몇 주 만에 36캐럿 고순도 다이아몬드를 합성했다. 국내 대량 단결정 다이아몬드 생산 공정. 미래에는 더 큰 다이아몬드가 계속해서 생산과 일상생활에 들어오게 될 것입니다. 그렇다면 과학자들은 왜 다이아몬드를 합성하려고 할까요? 합성 다이아몬드의 용도는 무엇입니까?

다이아몬드란?

사실 다이아몬드와 다이아몬드는 같은 물질인데 다이아몬드는 광물학적 명칭이고, 다이아몬드는 보석명칭이다. ".

다이아몬드는 어떤 용도로 사용되나요?

우리가 흔히 사용하는 유리칼 윗부분은 사실 다이아몬드다. 정밀 가공에 사용되는 공구와 석유 시추에 사용되는 드릴 비트에 다이아몬드를 코팅하여 내마모성을 높였습니다. 왜냐하면 다이아몬드는 세상에서 가장 단단한 천연 물질이기 때문입니다.

다이아몬드의 또 다른 특징은 열전도율이 매우 좋다는 점이다. 열전도율은 실온에서 순수 구리의 약 5배입니다. 이는 반도체 산업에서 잠재적으로 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 무어의 법칙에 따르면 대규모 집적 회로의 구성 요소는 지속적으로 크기가 줄어들고 밀도가 증가하여 열 부하가 지속적으로 증가합니다. 열이 제때 방출되지 않으면 반도체 회로 기판과 부품이 타버릴 수 있습니다. 다이아몬드의 높은 열전도율을 대규모 집적 회로의 기판이나 방열판으로 사용할 수 있다면 적시에 열을 방출하고 현재 전자 부품 개발을 제한하는 병목 현상을 해결할 수 있습니다.

왜 "인조" 다이아몬드인가요?

다이아몬드는 응용 분야가 넓지만 우리나라의 다이아몬드 매장량이 풍부하지 않아 천연 다이아몬드만으로는 산업 수요를 충족시키기 어렵습니다. 이러한 상황을 바꾸기 위해 1960년대에 들어서면서 우리나라는 '합성' 다이아몬드 기술을 점차 습득하게 되었고, 21세기에 들어서면서 합성 다이아몬드 산업은 최근 몇 년간 급속한 발전을 이루었습니다. 세계 산업용 다이아몬드 생산량의 %. 한편, 우리나라도 '인조' 다이아몬드 생산 공정을 끊임없이 개선하여 입자가 더 크고 순도가 높은 다이아몬드를 생산하기 위해 노력하고 있습니다.

'인공' 다이아몬드의 가공법은 무엇인가요?

현재 합성 다이아몬드를 가공하는 데 일반적으로 사용되는 방법은 세 가지입니다.

첫 번째는 폭발 방식이라고 합니다. 천연 다이아몬드가 생성되는 조건은 고온·고압 환경인데, 이러한 고온·고압이라는 특수한 환경 상태는 어떻게 발생하게 된 걸까? 간단하고 조잡한 방법은 폭발물을 터뜨리는 것입니다. 흑연이 함유된 화약을 특수 용기에 넣은 뒤 폭발시키면 순간적으로 강한 압력과 고온이 발생해 흑연을 다이아몬드로 변환시킬 수 있다. 이 방법을 사용하면 미세한 분말 다이아몬드를 많이 생산할 수 있습니다. 입자는 5~15나노미터로 매우 작습니다. 보석으로의 적용은 제한적일 수 있지만 산업용 연마재로는 여전히 매우 중요합니다.

두 번째 방법은 고온고압 방식이라고 합니다. 이는 비교적 장기간 안정된 시간 동안 고압, 고온을 유지하는 환경으로, 흑연이 천천히 다이아몬드로 변할 수 있도록 해줍니다. 합성 조건과 시간을 조절함으로써 다이아몬드는 계속해서 성장할 수 있습니다. 하루 정도 지나면 5mm의 다이아몬드를 얻을 수 있습니다.

세 번째 방법은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition)으로 1990년대부터 점차 발전했다. 이 방법은 주로 메탄과 수소의 혼합물과 같은 일부 탄소 함유 가스를 탄소원으로 사용합니다. 특정 에너지 입력 하에서 메탄 가스는 분해되어 기판에서 핵 생성되어 다이아몬드로 성장합니다. 이 방법의 장점은 상대적으로 효율적이고 상대적으로 제어가 가능하며 현재 개발의 중요한 방향인 순수하고 불순물이 없으며 투명한 다이아몬드를 얻을 수 있다는 것입니다.

앞으로 다이아몬드 합성은 고순도 대형 입자 쪽으로 발전할 것입니다.

다이아몬드에 대한 수요는 더 이상 자연의 선물에만 의존하지 않을 것이며 합성 다이아몬드도 더 많은 생산 분야에 진출하고 더 널리 사용될 것입니다.

건강수칙: 외출 시 마스크를 착용하시고, 손을 자주 씻으시고, 환기를 많이 하시고, 사람이 많이 모이는 곳에 가는 것을 피해주세요.

신기술을 바라보는 시각

'다이아몬드 합성의 새로운 방법'

방송시간 : 6월 20일 19시 31분

제작사/ 편집장 Yan Dong/Liu Ming Huang Lijun

편집장/Zhang Lan Yang Li Xu Shengyuan(인턴십)