摘要 一、歷史回顧1987年初,我國的“863計劃”正式啟動。時任“863計劃”新材料領域功能材料專家組組長的陳難先教授,依據美國星球大戰計劃包含金剛石膜研究的公開信息,以及從美國帶
一、 歷史回顧1987年初,我國的“863計劃”正式啟動。時任“863計劃”新材料領域功能材料專家組組長的陳難先教授,依據美國星球大戰計劃包含金剛石膜研究的公開信息,以及從美國帶回的數十份關于金剛石膜的公開發表資料(其中大部分是類金剛石膜(DLC))強烈建議把金剛石膜作為一個專題列入功能材料專家組第一批啟動項目之中。其時包括陳教授本人在內,專家組的所有成員均未見過金剛石膜,對金剛石膜的制備及其表征的知識幾乎為零。在經過批準首批參加金剛石膜專題研究的吉林大學、四川大學、北京理工大學和北京人工晶體研究所等四個單位之中,只有吉林大學的金曾孫教授在日本留學期間真正進行過CVD金剛石膜的研究。專家組規定的初期研究目標很簡單,無論采用何種方法,必須在一年之內制備出金剛石膜樣品,交由北京科技大學進行檢測和評定,依據評定的結果決定是否繼續資助。
(一)評定的標準
1、掃描電鏡觀察可見金剛石晶粒的刻面特征;
2、Raman譜上可見位于1332cm-1附件的金剛石特征峰;
3、X-射線衍射譜可見金剛石的衍射峰。
吉林大學的研究組在1987年初制備出國內第一塊金剛石膜,獲得了金剛石特征拉曼峰,并發表了論文。1988年11月,其時共有9家單位提供了他們制備的金剛石膜樣品。在北京科技大學公開了所有樣品的檢測結果。為保證“863計劃”的公開和公平,沒有進入“863計劃”的單位也可送樣要求檢測。出乎所有人的預料,沒有進入”863計劃”的湖南大學(課題負責人為陳本敬教授)提供的用熱絲CVD法制備的金剛石膜質量最高,勝過了參檢的所有單位。按照”863計劃”公正公平的原則,湖南大學也因此而順利地進入了”863計劃”。
不到三年,從1991年開始的863 “八五”計劃,經過專家評審進入金剛石膜專題的研究單位迅速擴大到了13家。金剛石膜制備技術也涵蓋了熱絲CVD,微波等離子體CVD,直流電弧等離子體噴射(DC Arc Plasma Jet)CVD,及燃燒火焰沉積(Combustion deposition)等四種最主要的技術。按照國家科委對“863計劃”強調趕超和應用的原則,金剛石膜的工具應用,熱學應用,電子學應用,金剛石膜傳感器,以及金剛石膜同質和異質外延,金剛石膜p-型摻雜,以及金剛石膜低溫沉積和光學涂層等等都成為當時研究的目標。
(二)“八五”計劃期間(1991-1995)發生的主要事件
1、吉林大學在繼續進行熱絲CVD金剛石膜生長的同時開始進行熱陰極CVD方法研究。這一技術后來流入韓國,并在韓國得到了進一步的發展,最終成為大面積高質量金剛石自支撐膜的制備技術之一;
2、人工晶體研究所的侯立教授把美國賓州州立大學的EACVD技術(電子增強熱絲CVD)成功帶回國內,成功制備出大面積(2英寸)工具級金剛石自支撐膜(與襯底分離的金剛石厚膜)。這一研究進展使金剛石膜工具應用(金剛石拉絲模芯,金剛石膜釬焊切削工具,以及其它摩擦磨損應用)成為可能,開始展現金剛石膜工業化應用前景;
3、北京科技大學在繼續進行微波等離子體CVD金剛石膜低溫沉積和光學涂層研究的同時,從1991年開始和河北省科學院合作轉向直流電弧等離子體噴射(DC Arc Plasma Jet)CVD設備和工藝研究。在1993年研發成功10千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD金剛石膜沉積裝置,最高沉積速率達到150μm/h, 最大沉積面積Φ50mm。超過了北京理工大學DC Arc Plasma Jet CVD裝置:沉積速度和最大面積,顯示了良好的可放大性和工業化應用前景。1994年初,國家科委決定設立”863計劃”重大關鍵技術項目,借以加速”863計劃”項目的產業化應用進程。“金剛石膜制備及應用關鍵技術研究”順利進入其中。吉林大學(熱學和電子學應用)、北京人工晶體研究所(工具應用)和北京科技大學(大面積金剛石膜制備關鍵設備)共同承擔了這一重大關鍵技術項目研究任務。為了趕上“九五”的啟動,這一重大關鍵技術項目必須在1995年底完成(一年半左右的時間)。1996年2月在北京科技大學對這一項目進行了由國家科委組織的專家驗收,專家組由師昌緒,林蘭英,柯俊,肖紀美等7位資深院士組成。專家們對項目組所取得的成果給予了很高的評價。中央臺晚7點的新聞聯播也曾進行報道。
(三)主要的成果
1、吉林大學:EACVD和熱陰極CVD法取得進一步的進展,第一個實現了金剛石膜做為熱沉在半導體激光器上的應用,展示了激光二極管熱沉原型器件;
2、人工晶體研究所:EACVD法,展示了2英寸工具級金剛石自支撐膜和金剛石膜拉絲模芯,金剛石膜釬焊工具等金剛石自支撐膜產品樣品;
3、北京科技大學(和河北省科學院合作):完成了100千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD金剛石膜沉積系統研制(采用了具有我國特色和獨立知識產權的磁控長通道旋轉電弧等離子體炬技術),展示了110 mm均勻金剛石膜樣品(厚度約100μm),沉積速率達到30-40μm/h。在1996年舉辦的“863計劃”十周年展覽會上,上述100千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD系統的照片被放置在“863”新材料領域展區入口位置。
“九五”計劃期間(1996-2000)是國內CVD金剛石膜研究最鼎盛的時期。研究單位迅速發展到了30多家,“863九五”計劃參加單位達17家,還不包括參加“九五重大項目”的3家(吉林大學,人工晶體研究所和北京科技大學)。研究內容基本上與國外的研究內容同步,電子,光學,熱學,力學(工具和摩擦磨損), 摻雜和外延,傳感器,一應俱全。除“863計劃”外自然科學基金也給與了積極支持。
(四)“九五”計劃期間(1996—2000年)主要事件
1996年計劃“九五”重大項目(金剛石膜及其應用)啟動, 其中:吉林大學負責金剛石膜的熱學和電子學應用,人工晶體研究所負責工具應用,北京科技大學負責光學應用。并對工具應用提出了產業化目標,要求達到1000萬元年產值。
1、中科院物理所林彰達教授提出的“金剛石膜在硅上異質外延”獲得了重大基金項目資助,并同時獲得香港某企業資金支持;
2、人工晶體研究所和南京天地集團公司合作成立了北京東方天地金剛石有限公司,是國內第一家CVD金剛石膜企業;
3、北京科技大學在1997年底采用DC Arc Plasma Jet CVD方法制備出30mm光學級透明金剛石膜。被列為“863計劃”新材料領域97年度重大技術進展之一。但是,由于人工晶體所1000萬元產值的計劃沒有完成,“863”計劃“九五”重大項目的驗收沒有得到像:“八五”重大關鍵技術項目那樣高的評價。個別評審專家對CVD金剛石膜的應用和產業化提出了質疑。時任基金委主要領導的李克鍵教授在驗收會上表達了“從“七五”到“九五”你們已經搞了三個五年計劃,如果一個 “高技術企業”連1000萬元的產值都達不到,那還能算高技術嗎?”的嚴厲指責。
李克鍵教授的質疑不是個別人的觀點,國家科委和基金委以及國內其它部門管理層不少人都有類似的觀點。在國外的情況也和國內類似,CVD金剛石膜研究同樣也進入低潮(比國內要早半拍)。CVD金剛石膜研究從一開始就是應用驅動的,加上人們對CVD金剛石膜的期待過高,因此當金剛石膜的幾個重要應用研究受阻(最典型的是金剛石高溫半導體,不少人曾歡呼金剛石時代的到來,但當大面積金剛石異質外延一直未能實現,且金剛石膜的n-型摻雜也困難重重)時,失望的情緒就很快蔓延。因此在從2001到2005年的“十五”計劃中,CVD金剛石膜研究終于經歷了“最寒冷的冬天”。“863計劃”終于不再單列金剛石膜專題,僅有個別項目有幸進入了“863計劃”的“十五”之中。國家自然科學基金也不再單獨青睞金剛石膜項目。國內不少金剛石膜研究組,都或多或少地感受到了生存威脅。不少單位紛紛轉向更加新穎時髦的-C3N4、碳納米管、富勒烯,或更加接近工業化應用的DLC。但是,即使在這樣的環境下,國內CVD金剛石膜研究并未停頓。
(五)“十五”計劃期間(2001—2005年)主要發生的事件
1、納米金剛石(NCD)膜(晶粒度小于200 nm)和超納米(UNCD)金剛石膜(晶粒度小于20nm)制備,以及相關的電子學,摩擦磨損,電化學應用研究在國內興起,并成為自然科學基金資助項目的新的亮點;
2、金剛石膜產業化的勢頭繼續加強:北京天地公司終于走過了關鍵的“盈虧點”,開始盈利;吉林大學接手了北京理工大學在錦州的金剛石膜企業(該企業因采用北京理工大學未經產業化驗證的DC Arc Plasma Jet技術而失敗,地方政府要求863 專家組介入),并宣布和國內最大的高溫高壓合成金剛石企業黃河集團公司合作建立金剛石膜產業;上海交通大學建立了專營金剛石膜涂層大孔徑拉絲模的公司,并成功地應用了納米金剛石膜涂層技術;核工業部九院利用軍轉民項目資金建立了金剛石膜企業,并把金剛石膜涂層的大孔徑硬質合金拉絲模用于冷拉高強鋼絲的工業化生產試驗;河北省科學院開始在國內推銷采用DC Arc Plasma Jet CVD方法生產的金剛石自支撐膜拉絲模芯,并向國內一些研究院所出售了新研發的30千瓦級生產、研發型設備(基于和北京科技大學合作研制的100千瓦級研究型DC Arc Plasma Jet CVD系統的縮小,簡化和改進);
3、應用研究進一步加強:北京科技大學制備出了60mm×0.6mm光學級金剛石自支撐膜拋光窗口樣品,性能全面接近IIa型天然金剛石單晶(Raman半高寬3.2cm-1, 8-12mm透過率70.6%,熱導率20W/cm.K,Tan: 3×10-4(35GHz)),但在紫外區域(220-400nm)與國外用微波等離子體CVD制備的E6公司的光學級金剛石膜相比尚有比較明顯的差距。開始吸引了國內航天航空和電子工業部門一些應用單位的興趣;吉林大學開展了SOD抗輻射器件的研究,顯示了在一系列重要技術領域的應用前景;金剛石輻射(粒子)探測器研究取得進展,原型器件電荷收集距離達到12.5mm,電荷收集效率達到60%;在Si、Ti等材料上制備了BDD(摻硼金剛石膜)電極,并開展了采用BDD的污水處理研究。
在“十一五”期間(2005-2010)的最大亮點就是CVD金剛石膜研究終于開始走上了產業化應用的正路。
(六)在基礎研究和應用研究方面
1、隨著石墨烯研究熱潮的出現,又有一部分人轉向。廣州有色院停止CVD金剛石膜研發,全面轉向DLC的工業化應用;
2、納米(NCD)和超納米(UNCD)金剛石膜制備和相關應用研究熱潮未減;
3、隨著國外(Seki)先進微波等離子體CVD設備的引進和制備技術進步,吉林大學,電子集團12所,東方天地公司等單位都宣布制備出了光學級金剛石自支撐膜,最大尺寸2英寸(50mm)。與此同時,北京科大采用高功率DC Arc Plasma Jet CVD制備的光學級金剛石膜完成了針對航天航空和其它高新技術應用環境的全面性能測試與研究,獲得了包括Raman半高寬、雜質(氮)含量、紫外、可見及紅外吸收、微波介電損耗(Tand)、熱導率、斷裂強度、斷裂韌度、抗高溫氧化及防護、抗砂蝕、抗熱震、抗激光損傷、以及高溫輻射系數等系列性能數據。并制備出了Φ120mm,最大厚度超過2mm的光學級金剛石自支撐膜窗口;
4、吉林大學采用微波等離子體CVD方法率先在國內開始進行CVD金剛石大單晶的高速生長研究,北京科技大學隨后跟進,但采用的是高功率DC Arc Plasma Jet CVD技術;(5)南京航空航天大學,北京科大,吉林大學等都宣布成功制備了曲面(球面)金剛石自支撐膜樣品。
(七)“十一五”期間(2005--2010)CVD金剛石膜的產業化出現了喜人的新氣象
1、CVD金剛石膜生產企業迅速擴展到20余家,僅在北京就有5家;
2、繼熱絲CVD (EACVD)之后,DC Arc Plasma Jet成為國內CVD金剛石膜產業化的主要技術之一,形成兩大技術競爭的局面;
3、北京科技大學和河北省科學院于2009年聯合成立了河北普萊斯曼金剛石科技有限公司,該公司成立當年的產值即達700多萬元,產品幾乎全部銷往歐美。該公司采用30千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD制備生產的工具級金剛石自支撐膜產品,強度高,磨耗比高,拋光后呈棕色透明,被國外客戶稱之為“Brown Diamond”。在歐美市場上部分替代了E6的工具級金剛石膜產品。2010年年產值迅速上升到1100萬元左右,其中國內市場約占20%;
二、現狀
自進入“十二五”(2011-2015)之后,CVD金剛石膜研究與應用狀況繼續回暖。
(一)在基礎研究和應用研究方面
1、納米(NCD)和超納米(UNCD)金剛石膜制備與相關應用研究研究繼續過去幾年的發展勢頭;
2、CVD金剛石單晶生長開始取得成果:吉林大學采用微波等離子體CVD方法,采用CO2和N2O(笑氣)實現了CVD金剛石單晶高速生長(最高生長速率135μm/h),他們還報道了生長速率可達到200μm/h;北京科技大學采用30千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD成功生長出尺寸為7.5mm×7.5mm×1.03mm(重1.13克拉)的高質量金剛石單晶層,其(400)衍射峰單晶搖擺曲線半高寬僅為9.8弧秒,Raman半高寬1.9cm-1,含氮量約6ppm(來源于使用的工業純氫氣和甲烷);
3、除紅外窗口和球罩外,高功率行波管散熱支撐桿、聲表面波器件(SAW)、SOD(抗輻射電子器件)、核技術(Gyrotron)窗口和輻射探測器)應用、空間環境探測和傳感等高端應用引起了國內相關應用部門的注意,部分項目已立項研究。
(二)在CVD膜產業化和市場方面
1、河北普萊斯曼金剛石科技有限公司在2012年的年產值達到2200萬元,從2009到2012的三年內年產值增長了2倍,平均年增長超過50%。目前已擁有30千瓦級DC Arc Plasma Jet CVD設備30多臺套,產能超過700萬立方毫米(12萬克拉),涵蓋工具級、熱沉級和光學級金剛石自支撐膜產品。2012年度國內市場銷售量已上升到30%以上;
2、熱沉級CVD金剛石膜開始出現固定客戶,光學級金剛石自支撐膜和窗口開始小批量銷售(河北普萊斯曼公司);
3、上海交大的金剛石膜涂層深孔硬質合金拉絲模年銷售額超過千萬;
4、希波爾公司對外展示250mm×250mm大面積熱絲CVD金剛石自支撐膜;
5、微波等離子體CVD技術終于開始獲得較大進展。從1987到2010的23年中,國產微波等離子體CVD設備一直停留在國外20世紀80年代末到90年代初期的水平。在2007年左右,成都電子科大曾仿照國外產品,研制了一臺5千瓦級的橢球腔微波等離子體CVD裝置,出售給清華大學,但一直未能正常運轉。從2009到2012的三年中,北京科大從微波等離子體的理論模擬開始,設計和建立8千瓦級橢球腔微波等離子體CVD系統,和5千瓦級下進氣可調諧振腔微波等離子體CVD系統。前者達到了國外90年代末期水平,后者與國外目前的微波等離子體CVD系統的諧振腔設計相比還有所改進。目前8千瓦級橢球腔微波裝置已交付河北普萊斯曼公司,進行光學級和電子級金剛石自支撐膜研發;后者也已交付國內用戶。
三、存在的問題
回顧我國CVD金剛石膜研究與應用20多年的坎坷歷史,值得欣喜的是從無到有,建立了一支高水平的CVD金剛石膜研究與開發隊伍,形成了CVD金剛石膜產業,并已開始進入發展壯大的進程。但也存在如下一些問題:
(一)從政府和管理部門的角度來看,急功近利的思想嚴重影響了我國CVD金剛石膜研究與應用的進展。在初期研究啟動和隊伍建設時期,不是扎扎實實地進行基礎研究和能力建設(包括設備與研究隊伍),而是不合時宜地過早地強調了應用和產業化。致使大量的應用研究基本上都是在較低的制備水平下進行的,雖然對論文發表沒有影響,但對應用和產業化幾乎起不到太大的促進作用。
(二)由于同樣的原因,受到政府和管理部門急功近利思想的影響,“863計劃”專家組沒有把制備方法和設備的研制和更新放到重要位置,致使在高質量,大面積金剛石膜的制備上始終落后于國外水平。典型的例子是微波等離子體CVD,20多年來一直沒有得到包括“863”和其他政府資助計劃的支持。DC Arc Plasma Jet雖然得到“863計劃”重大項目的資助,但這項技術的成熟,卻是在“863計劃”停止專題資助以后,幾乎沒有重大國家項目支持的環境下,經歷了10余年的努力才逐步達到的。熱絲CVD(EACVD)和熱陰極CVD方法的工業化設備研制和大面積金剛石膜制備技術,也是由于相關單位在“863計劃”不再繼續支持的情況下,經過持續不斷的艱苦的努力才取得的。如果沒有這些單位的堅持,很難想象CVD金剛石膜產業化會達到現在的水平。
(三)缺乏實現研究項目的產業化機制是阻礙金剛石膜產業化進程的另一個重要原因。國家項目,包括“863計劃”項目,只能支持到可行性研究和原型器件(產品)研制的階段,而后續的中試以及產業化則出現斷檔。我國的企業家大都采取“不見兔子不撒鷹”的態度,不愿意承擔在產業化進程中的風險。企業本身二次研發能力低也是可能的原因。目前,由于CVD金剛石膜產業已經開始呈現良性發展態勢,情況已經有顯著的好轉。
(四)從技術和競爭方面而言。CVD金剛石膜的性能雖然很高,幾乎是其它材料難以匹敵,由于金剛石膜的制備和加工成本依然居高不下,且在很多情況下,金剛石膜不是唯一的選擇,因此其性價比仍然是一個大問題。茲具體簡要說明如下:
1、工具和摩擦磨損應用:目前的工具級金剛石膜產品,基本上限于修整條和拉絲模芯,替代天然金剛石,且受到PCD的競爭,因此市場規模不會很大。精密切削刀具曾被認為是一個很好的市場方向,但卻面臨在高端的天然和合成金剛石單晶刀具和位于低端的PCD刀具的夾擊,且由于多晶金剛石膜的柱狀晶特征,只適合于制作中低端的刀具,在產品定位和性價比上很難發揮優勢。金剛石薄膜涂層工具由于應用面廣,制備成本低,還有很大的發展余地。但目前國內市場還僅限于大尺寸深孔硬質合金拉絲模。金剛石膜涂層硬質合金金屬切削刀具仍然沒有大批量面市。
2、熱學應用:金剛石膜的熱導率在所有已知材料中最高,潛在市場規模很大,但由于受到性價比的限制,目前還僅有少量產品銷售。由于金剛石膜制備和加工成本太高,目前除了個別特殊應用場合,金剛石膜沒有競爭優勢。而近年來出現的諸如金剛石/銅和金剛石/鋁等復合材料,由于熱導率高于其它熱沉材料,而價格適中,加上熱膨脹系數與銅和鋁等金屬材料接近,與電子器件(或系統)的匹配性更佳,因此已成為金剛石膜熱沉的強力競爭對手。
3、電子學應用:由于大面積金剛石膜異質外延一直未能取得突破,以及在n-型摻雜方面的困難,金剛石高溫半導體已不再是當前高溫半導體研究的主流。雖然SiC的半導體性能遠比不上金剛石,但大尺寸SiC單晶卻比金剛石更容易生長,且和現有的硅半導體技術具有更好的兼容性。因此當前國內外SiC是研究的主流,而不是金剛石是一個合理的選擇。
4、光學應用:在極端應用環境下,CVD金剛石膜具有明顯的優勢,個別情況下可能是唯一的選擇。問題在于實際的應用對于金剛石自支撐膜的質量(要求光學極),尺寸和厚度,形狀(比如球罩),以及應用環境都十分苛刻。技術難度非常人可以想象。在過去10年中,由于現有材料如藍寶石(3-5μm中波紅外窗口材料)和ZnS (8-12μm長波紅外窗口材料)基本上能夠滿足應用要求,因此沒有把光學級金剛石膜的工程應用放到議事日程。進入“十二五”以后,才發現針對未來技術的發展,金剛石膜在某些重要應用領域成了幾乎唯一的選擇。但由于長期以來沒有足夠的資金支持,現在想要在短期內實現光學級金剛石膜的工程應用,談何容易。無論如何,這為CVD金剛石膜研究注入了新的活力。但從產業化的角度來看,市場規模不會很大。
四、展望
CVD金剛石膜研究雖然已有30余年的歷史,但仍然不斷有新的亮點和新的研究方向出現。它們將成為我國自然科學基金和其它類型基礎研究計劃的資助對象。納米(NCD)和超納米(UNCD)金剛石膜及相關應用研究在相當長一段時間內將繼續是國內CVD金剛石膜研究的熱點之一。基于NCD和UNCD的MEMs和NEMs,電子學應用,電化學應用,以及生物醫學和傳感器有可能成為亮點。CVD金剛石單晶外延生長將很快成為國內新的熱點研究方向,相關的電子學應用,高性能粒子探測器,以及高壓物理實驗等應用研究將會很快出現。微波等離子體CVD設備和技術將進一步發展,逐漸拉近與國外設備和技術的差距。電子級金剛石自支撐膜將很快在國內出現,并將用于高功率微波窗口和高性能粒子(輻射)探測器的研究。基于金剛石膜的SOD、SAW,行波管和其它高功率器件,光學窗口(球罩)等高技術應用將有可能得到更大的重視,并有可能在未來5-10年內獲得實際應用,有可能形成小規模的市場。
金剛石自支撐膜工具應用市場雖然有限,但似乎才初具規模,國內規模化市場才剛剛開始形成,離國內外市場的飽和還有相當大的距離,還有相當的發展余地和空間。金剛石膜薄膜涂層工具應用基本上尚未打開市場大門,現有的市場應用(大孔徑深孔金剛石膜涂層硬質合金拉絲模)僅僅是一個特例,發展余地和空間將取決于技術的進一步發展和針對實際應用需求的產品和技術研究,以及市場開發。金剛石膜熱沉應用潛在市場非常大,但近期內前景似乎不太明朗。依靠現有的技術已很難大幅度地降低熱沉級金剛石膜的制備成本。但在強調高熱導率而對性價比要求降低的特殊應用場合仍有一定規模的市場。國內外熱沉級金剛石膜的市場將會逐步擴大,但在實現大幅度降低制備成本之前不會形成很大規模。光學級金剛石膜的市場也將會逐步增加,但由于應用的特殊性,不大可能形成很大規模的市場。CVD金剛石大單晶有可能成為國內金剛石膜市場應用的一匹黑馬,未來5年內有可能形成金剛石單晶精密切削刀具和CVD金剛石鉆戒市場,將有可能影響到國內外鉆戒市場秩序(如果有人用來冒充天然鉆戒的話)。
五、結語
CVD金剛石膜研究與應用一直受到國內外眾多研究與應用部門,以及政府機構的關注,并給予了很大期望。但由于在幾個期望值最高的應用領域(高溫半導體、金剛石薄膜涂層工具和熱沉等)的表現欠佳,致使國內CVD金剛石膜研究與應用經歷了辛酸和坎坷,曾一度面臨難以為繼的困境。由于國內CVD金剛石膜研究業界的持續不斷的堅持努力,目前終于基本上度過了難關,在研究和產業化方面都出現了可喜的局面和良好的發展勢頭。筆者在此領域工作已20多年,參與和見證了我國CVD金剛石膜從誕生到壯大的整個歷史進程。特作此文,以和國內CVD金剛石膜研究與應用領域同行共勉。因時日已久,記憶錯誤和調查研究不充分均在所難免!(作者:北京科技大學 呂反修教授,本文摘自《中國金剛石工業五十年》下部)