Reflexiones sobre el futuro desarrollo de la industria china de materiales superduros

En conmemoración del 60 aniversario del diamante sintético en China

Autores:Wang Guangzu,Zhang Xinmin,Wang Fushan

El año 2024 marca el 60 aniversario del nacimiento del primer diamante sintético de China.Las élites de la industria de empresas, universidades e institutos de investigación de todo el país se han reunido en Zhengzhou, la capital del diamante de China, para celebrar a lo grande esta ocasión monumental para la industria de los materiales superduros!

Los líderes de la industria del diamante de China se han reunido en Zhengzhou para celebrar a lo grande esta ocasión monumental para la industria de los materiales superduros.

En esta gran reunión, los pioneros de la industria de los materiales superduros compartieron sus experiencias y conocimientos, celebrando los logros y aportando ideas con pasión para vislumbrar un futuro más brillante para el sector de los materiales superduros.

Para celebrar este gran acontecimiento para la industria de los materiales superduros, los pioneros de la industria de los materiales superduros se reunieron en Zhengzhou, la capital del diamante de China.

Para lograr esta visión, debemos defender firmemente la innovación, aprovechar las oportunidades, abrazar nuestra misión histórica y acelerar el desarrollo de alta calidad de la industria de los materiales superduros.

1.Breve retrospectiva

Es esencial recordar a las generaciones futuras lo siguiente:Cuando anunciamos con orgullo al mundo que los diamantes sintéticos se producían con éxito en China,nuestros adversarios,que esperaban suprimir el incipiente desarrollo industrial chino,se mostraron conmocionados y escépticos.Dudaban de que China,con su entonces relativamente subdesarrollada base científica e industrial,pudiera lograr lo que ellos consideraban síntesis de materiales de alta tecnología en menos de tres años.La aparición de China como la sexta nación a nivel mundial en dominar esta avanzada tecnología se consideró poco menos que increíble.

Los 60 años de la revolución de los diamantes sintéticos en China han sido un periodo de gran trascendencia para la humanidad.

Los 60 años de trayectoria de esta industria han estado plagados de arduos esfuerzos,que han dado lugar a numerosas historias inspiradoras y conmovedoras que han forjado un espíritu único en la industria.Especialmente dignos de mención son el coraje para innovar,la tenacidad para superar los retos,el compromiso con la integridad y el énfasis en la colaboración.Estas cualidades se han convertido en la columna vertebral de los que trabajan en el campo de los materiales superduros,permitiéndoles triunfar sobre las dificultades y lograr éxitos notables.Este espíritu es un valioso legado para el futuro.

A lo largo de seis décadas, hemos establecido una industria moderna y a gran escala de materiales superduros y sus aplicaciones. Además, hemos construido numerosos laboratorios nacionales clave, centros nacionales de investigación en tecnología de ingeniería, bases industriales a nivel nacional, centros corporativos de investigación en ingeniería y plataformas para la innovación tecnológica y la investigación aplicada, como alianzas estratégicas industria-universidad-investigación, estaciones de trabajo de académicos y estaciones de trabajo postdoctorales.Estos acuerdos estratégicos han sentado una base sólida para el desarrollo sostenible de la industria y la realización del sueño de la "central eléctrica de materiales superduros".

2.Perspectivas y sugerencias para el nitruro de boro cúbico(CBN)

El CBN,segundo en dureza después del diamante,posee unas propiedades eléctricas,ópticas,acústicas,térmicas y químicas únicas,que lo distinguen del diamante.Estas características proporcionan una base tecnológica para desarrollar nuevos campos de aplicación.

2.Perspectivas del Nitruro de Boro Cúbico (CBN)
• Películas finas de CBN:Como área crítica de la síntesis de CBN, las películas finas se han convertido en un nuevo punto caliente de la investigación, abriendo posibilidades de aplicación totalmente nuevas para el CBN.

El CBN producido mediante el método explosivo combina una gran dureza con una excelente tenacidad,lo que lo convierte en un material ideal para la fabricación de pastas abrasivas y agentes de pulido de CBN.

Preparado con el método explosivo,el CBN se ha convertido en un material de gran dureza.

De seguidor a líder,China se ha convertido en una potencia mundial en la producción de monocristales de CBN y materiales policristalinos,destacando en fuerza de fabricación y liderazgo en investigación y desarrollo,creando logros notables en la industria del CBN.Bajo la dirección de las nuevas prácticas de fabricación ecológicas,los materiales de CBN se han expandido desde las aplicaciones tradicionales de rectificado y corte hasta aplicaciones funcionales más amplias en campos fundamentales como la acústica,la óptica y la electrónica.El hermoso halo de dispersión de los cristales de CBN insinúa un reino más misterioso que espera ser explorado.Deseamos un futuro aún más brillante para la industria china de CBN.

Cristales de CBN

Cristales de CBN.

3.Aplicaciones prometedoras del diamante monocristalino grande de alta calidad

Si se logran avances en la tecnología del diamante monocristalino de alta calidad, los chips de diamante podrían convertirse pronto en componentes esenciales para el desarrollo de nuevos ordenadores de alto rendimiento. La investigación de materiales ecológicos que incorporen diamante podría degradar eficazmente las sustancias nocivas, convirtiendo las aguas residuales en agua limpia que cumpla las normas nacionales, lo que podría dar respuesta a los retos mundiales de la industria biofarmacéutica.Por otra parte,el desarrollo de materiales superduros basados en el diamante,que comparten la misma estructura basada en el carbono,podría sustituir a los metales en la fabricación de componentes tales como marcapasos cardíacos y articulaciones artificiales.Estos componentes basados en el diamante podrían eliminar el rechazo del organismo a los materiales metálicos,al tiempo que serían extremadamente duraderos,lo que podría representar un nuevo avance en la industria médica.

Colaboración en la investigación de materiales respetuosos con el medio ambiente que incorporen diamante.

En colaboración con colegas interesados, los investigadores chinos de materiales superduros están convirtiendo un "signo de interrogación" tras otro en "puntos" y "signos de exclamación" de innovación y desarrollo.Aunque la investigación y el desarrollo de las propiedades ópticas, electrónicas, térmicas y químicas superiores del diamante se encuentran todavía en su mayor parte en fases de exploración teórica y de laboratorio, se prevé que estas "ideas audaces" tomen pronto la delantera en la innovación, abriendo nuevos espacios para el desarrollo industrial, lo que podría crear vastos y fértiles "océanos azules" para la industria de materiales superduros y la fabricación nacional.

Materiales superduros.

4.Aplicaciones en el desarrollo cuántico y de semiconductores

(1)La travesía para explorar la revolucionaria tecnología cuántica del diamante ya ha zarpado y avanza con paso firme.

La tecnología cuántica del diamante ya ha zarpado y avanza con paso firme.

(2)¿Por qué la tecnología cuántica es un tema tan candente y se considera tan crucial?Ha cautivado a científicos y líderes nacionales de todo el mundo.La razón fundamental radica en entender dos preguntas clave:¿Qué es la cuántica?¿Qué es la tecnología cuántica?

Con el continuo desarrollo de la tecnología de semiconductores de diamante,se esperan futuros avances en la tecnología de dopaje de tipo n,la preparación de monocristales de gran tamaño y alta calidad,y la superación de cuellos de botella como la alta planitud y uniformidad.Estos avances permitirán dispositivos electrónicos de diamante con mayor rendimiento de potencia y dispositivos semiconductores basados en diamante más delgados en comparación con los chips de silicio.Es muy probable que los productos electrónicos basados en el diamante se conviertan en el estándar industrial de la electrónica de alta eficiencia energética,lo que tendrá un impacto significativo en las industrias de alta tecnología.Las aplicaciones podrían incluir supercomputadoras más rápidas,sistemas avanzados de radar y telecomunicaciones,vehículos híbridos ultraeficientes,electrónica para entornos extremos y equipos aeroespaciales de próxima generación.

5.Nanodiamante:un miembro clave de la familia de los nanomateriales

El nanodiamante es un importante miembro de la familia de los nanomateriales, que no sólo conserva las excelentes propiedades del diamante, sino que además es biocompatible e inocuo para el cuerpo humano.El nanodiamante presenta unos índices de transmisión y absorción de ondas de radar, infrarrojos y luz ultravioleta extraordinarios, unas propiedades de emisión de campo en cátodo frío excepcionales y una superficie rica en grupos funcionales, como grupos carboxilo, hidrocarburo y carbonilo. Estas características facilitan su unión con metales, caucho, polímeros plásticos y superficies textiles, lo que proporciona una sólida base técnica y espacio de desarrollo para las aplicaciones del nanodiamante.

6.Los científicos predicen que las películas de diamante CVD dominarán el futuro desarrollo de materiales de diamante

Se prevé que las películas de diamante de deposición química de vapor (CVD) se conviertan en la corriente principal en el futuro desarrollo de materiales de diamante.Además de su inmenso potencial económico,las películas de diamante CVD pueden maximizar las propiedades integrales de los materiales de diamante.Las aplicaciones abarcan el procesamiento mecánico,la automoción,la tecnología de la información,los sectores de la energía,la defensa nacional y las tecnologías de vanguardia,transformando eficazmente la estructura industrial de la economía nacional.

Las películas de diamante de deposición química de vapor (CVD) se convertirán en la corriente principal en el futuro desarrollo de materiales de diamante.

Las películas de diamante,con su integración única de propiedades eléctricas,ópticas,mecánicas,acústicas y térmicas,son materiales estratégicos críticos para la nación.La clave para el desarrollo y la investigación de materiales de películas de diamante reside en la tecnología central de fabricación de sistemas de deposición química en fase vapor con filamento caliente(HFCVD)Esta tecnología permite la deposición de películas de diamante sobre sustratos irregulares y superficies metálicas,avanzando significativamente la fabricación de gama alta,la protección del medio ambiente y las industrias energéticas en China.

Películas de diamante.

7.Expectativas serias

7.5 Hay que centrarse en la creación de marcas únicas e inigualables en herramientas de materiales superduros.

7.5 Hay que centrarse en la creación de marcas únicas e inigualables en herramientas de materiales superduros.

7.6< Se debe hacer hincapié en la innovación independiente,la innovación continua y la innovación ulterior.

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7.9< Deben redoblarse los esfuerzos para avanzar en la investigación e industrialización de diamantes de calidad joyera cultivados mediante MPCVD(deposición química de vapor por plasma de microondas)y acelerar su comercialización.

7.10 Debemos llevar adelante el espíritu de independencia, autosuficiencia, trabajo duro y construcción nacional a través de esfuerzos prácticos.