一周一克拉！中科院宁波材料所快速“种”出了大钻石

种瓜得瓜，种豆得豆，种下一颗种子，收获一颗希望，但你听说过种下一颗“种子”，竟能长出一颗钻石吗? 近日，在“中国科学院宁波材料技术与工程研究所科技创新创业汇报会”上，大批“典型科研成果”揭晓。其中，功能碳素材料实验室江南老师团队在实验室仅花一周时间就能培育钻石的技术备受关注。

钻石还能培育？咋回事？

接下来，我们来看专家们如何解读？

首先，跟着小编一起走进中科院宁波材料所的功能碳素材料团队实验室，探索培育钻石之奥秘。

“功能碳素材料”团队的专家正在对人造钻石的原材料进行检测

专家介绍，培育钻石的过程就像种粮食，需要“种子”与“养料”。一颗小小的天然钻石就是“种子。

中科院海洋新材料与应用技术重点实验室副主任 李赫

中科院海洋新材料与应用技术重点实验室副主任 李赫：“首先要有一个天然钻石的籽晶片，还需要用到甲烷气体，甲烷在能量作用下，形成了一个碳的等离子体，这个等离子体就像灰尘一样，在空气中慢慢沉积到金刚石的籽晶片，一点一点沉积上去。"

从甲烷气体中分裂出的碳原子沉积在“种子钻石”上，以每小时0.007毫米的速度“生长”，在实验室环境下，一星期就可以“培育”一颗1克拉大小的钻石。

它的硬度、纯净度都可以媲美天然钻石，但价格却只有天然钻石的六分之一。

除了可以制成各类钻石饰品外，这项技术还可用于制造激光、雷达等领域的精密仪器。采用这种新材料制造的手术刀，会更锋利，使用寿命更长。

其实对于培育这一词语，我们并不会陌生。120年前人们为了获取得更多的珍珠，开始用海水养殖贝壳孕育珍珠；70年前，为了获得反季农作物，人们开始用温室和营养液进行反季栽培；40多年前，为了让所有中国人能够捧起饭碗，袁隆平院士及其团队培育出了杂交水稻……;今天，为了迅速收获高质量钻石，满足人们的需求，人们开始在地面上人工培育钻石。

简单来说，培育钻石，就是从一颗种子开始，在极其苛刻的条件下成长的真钻石。

具体过程如上图所示，钻石的培育是一个将小钻石培养长大的过程。

（1）源自钻石种子：在实验室中，利用先进的设备和前沿技术还原自然环境，将砂砾大小或是薄片装的钻石作为种子，置入培养仓内，为钻石的生长提供原子结构模板；

（2）高温高压环境：在培养仓里，温度和压强将迅速升高，大道地底深处过百里公里处的高温高压环境，人工创造天然钻石苛刻的形成条件；

（3）通入含碳养料：石墨（C）或甲烷（CH4）将碳源加入培养仓，在高温高压环境和特殊处理下，原料中的碳原子间的化学键将断裂，成为游离的碳原子；

（4）种子培育大小：游离的碳原子会被附近的碳原子结构吸引，所以他们会逐渐附着在钻石种子上，与钻石种子的碳原子结合，形成新的化学键，从而让种子逐步长大。

培育钻石有市场吗？ 

近年来随着我国培育钻石生产技术的不断创新突破，以及市场需求不断增大的带动下，中国培育钻石市场发展较快，培育钻石逐渐走进人们的视野，被人们接受与认可度明显提高，正式成为珠宝钻石市场的新宠，其市场需求逐年上升，市场容量呈快速增长趋势。据今年京东统计大数据显示国庆期间整体线上消费需求强劲，全国平均消费比去年同期增长1.8倍以上，其中珠宝首饰的销量在节日期间比节前有20%~25%的增长，从市场反馈来看，实验室培育钻石以高性价比优势荣获众多消费者的青睐，呈现出强劲的增长势头。

中国宝石级培育钻石市场容量

相关数据显示，2014-2018年中国宝石级培育钻石市场容量保持增长趋势，2014年中国宝石级培育钻石的市场容量约0.4亿元，到2018年增至37.5亿元左右，年复增长率在200%以上。

同时，随着我国培育钻石生产技术水平的提升，培育钻石产品产量将呈增长趋势，预计，2019年国内宝石级培育钻石产量将在200万克拉左右，到2021年将有望达到700万克拉。

中国培育钻石产品产量与需求

从需求方面来看，人口结构、消费习惯和消费能力的变革是国内钻石市场需求増长的持续动力。一方面，占中国人口比例35%的千禧一代消费者(出生在1980-2000年)进入适婚年龄，产生对钻石的刚性需求。2009年以来，我国婚姻登记结婚人数均超过1100万对；另一方面，我国消费者结构的优化和整休购买力的提升，带来了钻石购买频率的提升。中产阶级消费崛起成为钻石消费増长的重要动力，根据贝恩咨询的预测，我国的中产阶级数量在未来10年内将有大幅増长。中国中产阶级家庭将在2020年达到2.24亿户，在2030年将达到5,46亿户，同时，千禧一代和女性消费者的消费能力提升，带来了消费观念和消费习惯的革新。

未来随着宝石级培育钻石产品品质的不断提高，以及人们生活水平的提高，宝石级培育钻石在日常佩戴钻石饰品领域的需求占比将逐渐提升，占据主要市场地位。

基于此， 2019年11月26-29日，DT新材料携手中国超硬材料网在上海举办第四届国际碳材料大会金刚石论坛。