在濟(jì)南中烏新材料有限公司,王篤福給記者展示了一堆鉆石,這些鉆石晶瑩剔透,與天然鉆石原石看不出兩樣,不過,其中一部分鉆石竟是用人的頭發(fā)做成的。
在我國,過去由于人造金剛石顆粒過小,只能應(yīng)用于工業(yè)磨料磨具,如今金剛石顆粒變大了,變成了功能材料,將為諸多領(lǐng)域注入新動能。大顆粒金剛石作為超硬材料、終極半導(dǎo)體材料,在工業(yè)加工、光學(xué)儀器、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用,可以在航空航天、電力傳輸、雷達(dá)、制導(dǎo)等領(lǐng)域發(fā)揮作用。
“因為透光好,做光學(xué)器件,導(dǎo)彈火箭的窗口,還可以做半導(dǎo)體的研究。在金剛石半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)型黄?,解決一些由于半導(dǎo)體發(fā)熱傳導(dǎo)不出來解決不了的問題,比如電動汽車的充電樁,用上金剛石半導(dǎo)體,這個熱量很快就導(dǎo)出來了,大大縮短充電樁工作時間,實現(xiàn)迅速充電。”王篤福告訴記者。
在山東省、濟(jì)南市科技等主管部門與山東大學(xué)的共同協(xié)作下,中烏公司參與共建的山東工業(yè)研究院寬禁帶半導(dǎo)體協(xié)同創(chuàng)新中心掛牌成立。同時,公司通過與山東大學(xué)合作,建立完整的晶體加工、半導(dǎo)體應(yīng)用開發(fā)平臺。一條以“企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向”,橫跨產(chǎn)、學(xué)、研的技術(shù)創(chuàng)新路線業(yè)已凸顯。
這些被稱為“生命鉆石”的金剛石是在1500多度的高溫和7萬個大氣壓下,經(jīng)過技術(shù)轉(zhuǎn)化,把頭發(fā)中的碳元素石墨化后而長成的。在珠寶首飾行業(yè),“生命鉆石”有著新的含義。
“比如孩子生下來,把胎毛,第一次的頭發(fā)剪下來,可以做成鉆石,留作紀(jì)念,年輕人訂婚結(jié)婚,可以把兩個人的頭發(fā)放在一起,我們做成一顆鉆石,現(xiàn)在已經(jīng)批量向市場供應(yīng)?!蓖鹾V福說。
也許對于我們來說,頭發(fā)做鉆石有些神奇,但是對于王篤福和他的團(tuán)隊而言,這并不難。因為頭發(fā)里含有碳元素,只要能夠轉(zhuǎn)化成石墨,通過技術(shù)轉(zhuǎn)化,就能長成金剛石。
不過,生產(chǎn)大顆粒金剛石并形成產(chǎn)業(yè)化就難了。
從0.2克拉到10克拉 背后是一次次失敗后的堅持
王篤福是濟(jì)南中烏新材料有限公司董事長,學(xué)冶金機(jī)械出身的他做過砂輪廠的工人,當(dāng)過上市企業(yè)老總,最終走上了探索新材料這個新興產(chǎn)業(yè)。2010年7月,王篤福跟隨濟(jì)南高新區(qū)中烏科技園出國考察,在烏克蘭超硬材料所發(fā)現(xiàn)了人造金剛石技術(shù),不過當(dāng)時技術(shù)仍停留在實驗室階段,王篤福決定引進(jìn)這項還不夠成熟的技術(shù)。
在生產(chǎn)工藝中,如何維持溫度梯度和壓力,來模擬地下生長環(huán)境,成為這項技術(shù)的最大的難題。
“因為金剛石生長過程中,它的腔體縮小了,壓力就會降低,怎么把壓力自動補(bǔ)上去,來維持里面正常恒定的壓力?研發(fā)這4年,我們的技術(shù)團(tuán)隊有兩次都接近精神崩潰了,到了不想干的程度,比如記得當(dāng)時做實驗失敗,損失機(jī)器的一個部件,一個就6000元,8個就是4萬8,連續(xù)幾次這樣誰也受不了?!?/p>
王篤福說,最初技術(shù)團(tuán)隊在一個連水沖廁所都沒有的租來的房子里做實驗,投入1300萬元,一次次失敗,一次次摸索,一做就是4年,終于他們成功了。
從項目開始到現(xiàn)在,7年時間里王篤福和他的團(tuán)隊與烏克蘭國家科學(xué)院超硬材料研究所合作,專注技術(shù)研發(fā),結(jié)出了“碩果”。人造金剛石從最初只能長到0.2克拉,擴(kuò)展到最大10克拉,公司年產(chǎn)大顆粒金剛石6萬克拉以上,產(chǎn)品應(yīng)用于珠寶、切削工具、光學(xué)儀器等領(lǐng)域,是國內(nèi)唯一可以同時生產(chǎn)Ib、IIa、IIb型大顆粒金剛石的企業(yè),技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。