中國粉體網訊 金剛石具有極其優異的物理化學性能，在超精密加工、半導體、航空航天、核能等高新技術領域具有廣泛的應用前景，甚至在許多領域中成為不可替代的材料。
金剛石材料的應用
金剛石加工方法細分有二十多種。目前，研究和應用較多的是金剛石拋光技術，主要有機械拋光、熱化學拋光、動摩擦拋光、化學機械拋光、激光拋光、離子拋光以及電火花拋光等。
那么，在拋光過程中，材料是如何被去除的呢？關于金剛石材料的去除機理，主要有微破碎、石墨化、氣化、濺射以及化學反應這五種類型。
微破碎
機械研磨拋光是使用最早應用最廣的拋光技術，其材料去除方式就是金剛石表面材料的微破碎去除。
微破碎去除是金剛石試件表面與金剛石磨粒或者較硬的陶瓷拋光盤接觸、擠壓和摩擦，產生壓力和剪切力，使得金剛石的表面材料發生破壞，進而達到材料去除的目的。微破碎材料去除機理往往會在被加工的金剛石表面形成微小裂紋等損傷。
石墨化
金剛石和石墨都是晶態單質碳，僅從元素組成上看是完全一致的，但是石墨的硬度遠小于金剛石的硬度。看似金剛石的穩定性高于石墨，實際上石墨結構處于穩態而金剛石結構處于亞穩態。也就是說在一定條件下，金剛石可以由亞穩態越過能量勢壘轉變為穩態的石墨。
在沒有鐵、鈷、鎳等催化劑的存在下，需要將金剛石加熱到1500℃，才能夠使金剛石發生石墨化；在有鐵、鈷、鎳等催化劑的存在下，只需將金剛石加熱到700℃左右，金剛石就開始發生石墨化。石墨化是金剛石晶格在吸收能量后從sp3結合狀態躍遷到sp2結合狀態的過程。熱化學拋光就是利用高溫催化的條件下，較硬的金剛石結構轉化為較軟的石墨結構，進而達到材料去除的目的。
氣化
隨著科技的發展，高能束技術逐漸被應用于金剛石的加工。激光束便是其中之一，高強度的激光束照射在試件表面使其發生材料溶解或氣化，進而去除材料。這一方法使得金剛石的加工有了一種新的機理，就是利用高能束在金剛石表面瞬間產生高溫，材料氣化去除。
濺射刻蝕
濺射刻蝕材料去除機理是利用高能粒子束撞擊金剛石材料表面，破壞碳原子共價鍵，使碳原子從晶體中飛出。離子束拋光金剛石就是利用該機理，由于該方法是原子級的去除，所以一般拋光質量非常高，但是效率極低、加工成本較高。
化學反應
化學反應主要利用的是氧化還原反應，將金剛石中的碳氧化產生氣體以達到去除材料的目的。
化學機械加工方法（化學機械拋光、機械化學拋光、化學輔助拋光和真空等離子化學拋光）就是利用了化學反應的去除機理。利用氧官能團（O2-，OH）加工金剛石的相關研究也是利用低溫下化學反應達到材料去除的目的。離子拋光中的等離子體拋光利用能與碳原子反應的等離子態的氣體（氧氣或氫氣等）拋光金剛石。
參考來源：
1.李強. 單晶金剛石的研磨與化學機械拋光工藝.大連理工大學
2.薛洪明等. 單晶金剛石機械研磨與化學機械拋光工藝.納米技術與精密工程
3.溫海浪等. 大尺寸單晶金剛石襯底拋光技術研究現狀與展望.機械工程學報
4.王華祿. 納秒/皮秒激光燒蝕單晶金剛石材料的微觀特征及去除機理研究.華僑大學
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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