去年12月的時候，美國能源部曾經宣布了一項極具突破性的實驗成果：加州勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）科學家采用“慣性約束聚變”方法，在核聚變實驗中實現“聚變點火”，并且首次獲得了“能量凈增益”（Net Energy Gain）。

       什么是“凈增益”？說得通俗一點，就是通過核聚變反應“制造更多的能量”。

▲ 核聚變反應原理圖，紅色為質子，藍色為中子

       在追求無限的“零碳能源”方面，美國的這項技術突破無疑具有“從0到1”的重大意義。媒體是這樣描述當時的場景的：

“192束高能激光同時射向一個裝有微小膠囊的圓柱體，爆發出巨大的溫度和壓力。”

       當時咱們國內的一些專業媒體也有過相關的報道，其中也不乏一些爭議，如192臺激光器耗能巨大、磁約束是否優于慣性約束等等，有興趣的伙伴可以自行搜索。

       盡管存在爭議，但此次事件依舊在業界引起了高度關注。近日媒體在重提該實驗的時候，著重講了那一顆顆至關重要的、用CVD金剛石制造的“燃料膠囊”。

▲ 左:“膠囊”放大圖；右:部分“膠囊”和火柴頭的大小對比

圖源：Diamond Materials

       這些“膠囊”是用來容納氘和氚（核聚變“燃料”）的容器，它們是一些“只有胡椒大小”、表面光滑、純度極高的CVD金剛石顆粒。然而人們在制作過程中發現一個問題：無論怎么拋光打磨，膠囊表面在微觀上依然凹凸不平。

       于是，經過很多次的嘗試后，科學家發現可以通過類似“上釉”的方式加一個金剛石“涂層”，從而實現他們需要的“干凈鏡面”。

       從事“膠囊”制作的，是一家名為 Diamond Materials 的德國金剛石材料企業。

       這家公司位于德國西南邊陲的Freiburg（弗萊堡），專業制作各種高純度、高精度的CVD金剛石產品，包括晶圓、金剛石膜、金剛石膠囊等等。我們在2018年有關核聚變反應的相關報道中曾經找到過關于這家公司的簡介，有興趣的伙伴可以登陸他們的官方網站做進一步的了解。

       據近期媒體的報道，用于此次核聚變實驗的每批“膠囊”大約20～40粒，制作時間為兩個月左右。

       還有一個問題：為什么要用金剛石做“膠囊”？

       根據我們有限的理解，這似乎和金剛石的彈性表現相關。采用金剛石作為“膠囊”材料，堅硬且不會產生激光印記，可以實現穩定的壓縮，有助于聚變燃料的高效加熱，從而加速核聚變反應。在一個名為 sciencedirect 的專業網站上，只要輸入關鍵詞“diamond, nuclear fusion”就能找到很多資料，此處不做贅述。

       我們撰寫本文，并非為了跨行業探討核聚變能源的問題，而是希望諸位業內伙伴理解，除了耳熟能詳的消費市場之外，鉆石/金剛石正在多個對人類進步有促進作用的領域發揮著至關重要的作用。相信我國的相關企業早已了解金剛石在前沿科技應用中的長遠價值。我們期待看到更多的中國公司參與其中，共同推動人類社會的進步。未來可能不會太遙遠。