“鉆石恒久遠，一顆永流傳”，在這個七夕，你耳邊是否又回響起了這句經典的廣告詞。鉆石（金剛石）的價值自然不菲，無論是商業價值還是在高精尖領域的應用，無不詮釋其背后的意義。近年來大單晶金剛石越來越成為行業巨頭競相發展的重點，其目的自然是提高附加值，搶先攻占高端領域。今天小編就帶各位聊一聊大單晶金剛石為何貴的如此有意義。

       大單晶VS寶石級
       金剛石≠鉆石
       人類對金剛石的追求，確切來說應該從鉆石說起，很多人都以為金剛石就是鉆石，其實這是不準確的。鉆石是指經過琢磨的金剛石，簡單理解，金剛石是素顏照，而鉆石是美顏照，或上妝照。        寶石≠鉆石
       寶石是珍貴的石頭，是指那種經過琢磨和拋光后，可以達到珠寶要求的石料或礦物裝嵌，一般來說寶石包含鉆石、水晶、祖母綠、紅寶石、藍寶石和金綠寶石，甚至是琥珀、珍珠、珊瑚、煤精和象牙都可以納入寶石范疇。
       金剛石按照粒度和質量分為寶石級金剛石（也可理解為鉆石級金剛石）、鉆頭級金剛石、磨料級金剛石。寶石級金剛石(gemdiamond)可用做工藝品和裝飾用的金剛石單晶。這種金剛石單晶需要有很大的粒度和較高的質量，簡單來說是大尺寸和高品相。
       那大單晶和寶石級到底有什么區別呢？
       其實兩者有千絲萬縷的關系，簡單來說大單晶金剛石是從材料行業的角度命名的，而寶石級金剛石則是從其商業應用方面命名的，兩者的標準雖然有很多相近之處，但依然有差異，后者的還有其他要求。
       既然兩者都對尺寸提出了要求，那究竟多大的尺寸才稱得上大單晶和寶石級呢?
       購買鉆石時，我們通常聽到的是克拉，這是一個質量（重量）單位，規定1克拉等于0.2克或200毫克，克拉又分為100分，如50分即0.5克拉。一般情況下1克拉的鉆石，長寬尺寸約為6.5mm，厚度約為1.5mm（金剛石的密度約為3.5g/cm3）。大單晶對尺寸的要求不是十分明確，一般一克拉對應的尺寸就足以稱得上是大單晶了。而寶石級金剛石是指金剛石尺寸大于1mm的金剛石單晶。
然而很多時候大家也經常提到寶石級大單晶金剛石，從這里來看，大單晶和寶石級其實差別很模糊，基本上是一回事。

       為什么要發展大單晶金剛石？
       大單晶金剛石自然是金剛石中的高級貨，重點發展這種大單晶金剛石究竟有什么意義呢？主要是其高的商業價值和在高精尖領域的高附加值，簡單來說，這些領域能產生更多的收益。
       目前人工合成的高品級大單晶金剛石，在性能上已經接近或在某些這方面超越了天然金剛石單晶。由于天然金剛石比較稀少，故人工合成的金剛石單晶已經逐步地代替天然金剛石被廣泛應用于工業、科技、國防、醫療衛生等領域。當然這類金剛石還具備其獨特的用途，尤其是它可以作為單晶金剛石刀具刀坯的最佳選擇材料。
       先看一下不同尺寸的單晶金剛石的用途吧，具體如下。        其實從表中不難看出，單晶金剛石的尺寸越大，質量越高，其在高精尖領域的應用就越多，價值也就更大，主要應用如下。
       精密切削
       金剛石作為一種切削材料主要是利用它的超硬特性，以及它所兼備的高熱傳導率、高耐磨性、化學穩定性、低膨脹率和它與被切削材料之間的低摩擦系數。據說智能手機的外殼就是用CVD大單晶金剛石做成的超精密銑刀“切”出來的。具體應用如下表所示。        光學材料
       除部分近紅外，金剛石具有從X射線到微波整個波段高的透過率，兼備高硬度、高熱導率、高化學穩定性和低膨脹系數，是一種優異的光學材料。        半導體及電子器件
       金剛石具有寬的帶隙，以及強固的sp3化學鍵，能將碳原子牢固地鎖定在晶格上不易受撞擊而離位，金剛石可制成在宇航飛船和原子能反應堆等強輻射環境中正常工作的耐輻射器件。        此外金剛石具有高的電子、空穴遷移率、高的擊穿電壓、高的熱傳導率、摻雜可半導體化，是一種很有希望的高溫半導體材料。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶半導體材料是第三代半導體材料，具有發光效率高、頻率高等特點，在發光二極管、半導體激光器等方面有重要應用。而金剛石禁帶寬度大(5.5eV，明顯高于其他第三代半導體)，集力學、電學、熱學、聲學、光學、耐蝕等優異性能于一身，是目前最有發展前途的半導體材料。
       盡管金剛石半導體蘊藏著巨大的潛力，但真正制成金剛石半導體還面臨著巨大挑戰，歐洲和日本已經投入大量資金來開發金剛石半導體。其中國際巨頭元素6一直在探究金剛石在高純度半導體元器件方面的應用。
       珠寶首飾
       人造金剛石在物理上和化學上是百分之百的金剛石。人造大單晶金剛石，現在已經達到與天然金剛石相媲美，甚至比天然金剛石還要完美的程度，以至于珠寶專家僅憑肉眼或是借助低倍放大鏡已經無法區別。除了能合成黃色和無色的金剛石之外，還能夠合成天然金剛石中極為稀少的藍色和粉色金剛石。

       合成方法
       大單晶金剛石的合成方法主要有兩種，即高溫高壓法（HPHT法）和化學氣相沉積法（CVD法）。
       CVD法合成單晶金剛石與金剛石多晶膜技術上有很大不同，單晶金剛石合成需要使用有特殊要求的優質單晶金剛石作為基板，即此方法對使用的晶種有特殊要求：其一，晶種必須為純{100}面組成的單晶金剛石；其二，晶種必須具有一定的尺寸，原則上晶種有多大，才能生長出多大的單晶。這就在一定程度上限制了其產業化，目前元素6基本代表了行業里的頂級水平。
       高溫高壓法（HPHT法）合成金剛石大單晶的方法實際上是溫度梯度法，這種方法想相對比較成熟，但也存在一定的局限性。HPHT金剛石的粒度、純度、可加工性、成形性以及物理化學性質的可調性等都遠不能滿足現代工業特別是軍工與高端科技發展之需。在不考慮成本，單純考慮技術的情況下，HPHT金剛石的尺寸可以接近10mm，但如果要做到更大尺寸，設備將很難滿足要求。主要是能提供超高壓強和溫度的材料、技術及工藝還達不到要求。另外工藝過程難控、周期長、再現率差、成本高，所得材料有極高的硬度，極難加工成所需形狀。HPHT金剛石難于形成較大面積薄膜或片狀，物理化學性質也難于調節，從而限制了其應用范圍。
       兩種方法具體對比如下：        大單晶金剛石的主要生產企業（排名不分先后）
       國際
       1、元素6
       主要技術：CVD法和HPHT法
       2、住友電氣工業株式會社
       主要技術：HPHT法
       3、Gemesis公司
       主要技術：HPHT法
       4、Apollo Diamond（阿波羅金剛石公司）
       主要技術：CVD法
       5、D. NEA、Chatham人造金剛石
       主要技術：HPHT法
       6、New Age Diamonds（新世紀金剛石）
       主要技術：HPHT法
       7、Tairus
       主要技術：HPHT法

       國內
       1、河南黃河旋風股份有限公司
       主要技術：HPHT法
       2、中南鉆石公司有限公司
       主要技術：HPHT法
       3、鄭州華晶金剛石股份有限公司
       主要技術：HPHT法
       4、寧波晶鉆工業科技有限公司
       主要技術：CVD法