Carbontech - 金剛石領域多項重大科研進展；超硬材料行業景氣度持續高企，多家企業上半年業績報喜；美國對半導體等領域動作頻頻－鑽石舞台

科研動態篇

《Nature》：「金剛石納米高壓艙」有望實現高壓材料廣泛應用

「將高壓下產生的各種新奇物理、化學性質保留到常壓」一直是基礎研究和材料應用領域的一個長期追求的夢想。近日，北京高壓科學研究中心曾橋石研究員帶領的研究團隊朝着這一夢想取得了里程碑式突破——他們製備了一種由金剛石構成的納米壓力艙複合材料，能夠把物質的高壓態永久地封存在其中。這一成果使得高壓材料可以擺脫傳統壓力裝置的物理束縛而能如普通材料一樣在常壓條件下獨立存在，從而掃除了高壓態物質基礎研究和應用的一個主要障礙。這一創新性成果於8月17日刊登在《自然》雜誌上。該突破為實現高壓材料的實際應用邁出了關鍵的一步。曾橋石研究員說：「除了氣體，『金剛石納米高壓艙』的概念也可以應用到各種形態的初始目標材料上，我們在後面的研究中將會嘗試封裝固體材料，比如高溫超導體。從而讓高壓材料的優異性質不再局限於實驗室的基礎研究，而可以像常壓材料一樣在日常生活中獲得廣泛的應用。」

金剛石納米高壓艙合成過程示意圖

來源：北京高壓科學研究中心

全國一等獎！金剛石量子計算教學機再獲權威認可

第十一屆全國高等學校物理實驗教學研討會在廈門大學舉行，由中國科學技術大學與國儀量子聯合研製的「金剛石量子計算教學機」榮獲本次大會教學儀器評比一等獎。金剛石量子計算教學機研製負責人之一的許克標博士從儀器功能、實驗內容、實驗原理，已落地的實驗教學課程及儀器市場化情況等方面向儀器評審專家團做了詳細介紹。最終，憑藉優異的產品性能和精彩的現場講解，「金剛石量子計算教學機」在複賽首輪便脫穎而出，榮獲一等獎。

國儀量子的金剛石量子計算教學機是基於金剛石中NV色心和自旋磁共振為原理，通過控制激光、微波、磁場等物理量，對NV色心的自旋進行量子操控和讀出，從而實現量子計算功能的教學儀器。該儀器在室溫大氣條件下運行，無需低溫真空環境，使得設備有着較低的運行成本，桌面型的設計讓它能適應各種不同的教學環境，無論是課堂還是實驗室，都能輕鬆進行量子力學與量子計算實驗教學。今年初，金剛石量子計算教學機全球出貨突破100台，走進了海內外近百家單位。

來源：國儀量子

筑波大學：通過測量金剛石晶格內相干自旋的方向來改進量子傳感器

由筑波大學領導的一組研究人員開發了一種在著名的量子傳感系統中實施磁場測量的新方法。氮空位(NV)中心是鑽石中的特定缺陷，其中兩個相鄰的碳原子已被一個氮原子和一個空位取代。可以使用光脈衝讀取或連貫地操縱該位置的額外電子的自旋狀態。「例如，即使在室溫下，帶負電的NV自旋態也可以用作具有全光學讀出系統的量子磁力計，」第一作者Ryosuke Sakurai說。該團隊使用「ICME」效應來測試他們的方法。當橫向磁場產生雙折射時，會發生正常的克頓-莫頓效應，雙折射可以將線偏振光變為橢圓偏振。在這個實驗中，科學家們做了相反的事情，並使用不同偏振的光來產生微小的受控局部磁場。這項工作可能有助於推進被稱為量子計量的超高精度測量領域，以及基於電子自旋運行的「自旋電子」量子計算機。

來源：筑波大學

使用金剛石量子傳感器以毫米分辨率測量心臟中的電流

在最近發表在《Communications Physics》上的一項研究中，由日本東京工業大學(Tokyo Tech)的Takayuki Iwasaki副教授領導的一組科學家現開發出一種新穎的裝置，可以在更高分辨率下執行心磁圖(MCG)。他們的方法基於包含氮空位的金剛石量子傳感器，這些空位充當特殊的磁性「中心」，對心臟電流產生的微弱磁場敏感。該研究小組創建的MCG設置，使用532 nm（綠色）激光來激發金剛石傳感器和光電二極管以捕獲重新發射的光子（光粒子）。他們還開發了數學模型，以準確地映射這些捕獲的光子與相應的磁場，進而映射出負責它們的心臟電流。

來源：東京工業大學

石墨在皮秒內變為六邊形金剛石

在非常快的壓縮時間尺度上，材料動力學阻礙了從石墨到我們通常稱為金剛石的平衡立方金剛石晶體結構的轉變。石墨的衝擊波壓縮通常需要高於50 GPa（500,000個大氣壓）的壓力才能在衝擊壓縮實驗的時間尺度上觀察相變。此外，在隕石撞擊事件後的衝擊壓縮材料中觀察到稱為Lonsdaleite的六邊形多型金剛石，這表明壓縮的時間尺度在相變中起着重要作用。

在新的實驗中，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們使用皮秒時間尺度的激光壓縮模擬了Lonsdaleite形成的條件，並使用飛秒X射線脈衝觀察了最先進的材料表徵的轉變。「這些實驗類似於早期的時域實驗，以確定物理化學中的過渡態，」阿姆斯特朗說。「由於觀察時間尺度非常短，這個實驗有能力觀察短暫的相變中間體，類似於化學反應中的過渡態。」團隊成員看到了產品階段與初始階段密切相關的階段轉變。他們在壓縮後20 ps內觀察到高度紋理化的幾乎單晶產品。「這證實了早期的推測，即這種相變是無擴散的，並且朗斯代爾石可能是一種中間體，即使在向平衡最終狀態的轉變中，立方金剛石也是如此，」該研究的合著者 LLNL 科學家 Harry Radousky 說。「這個實驗解決了幾十年來關於這種相變性質的猜測，這一直是大量理論工作的主題。」

在隕石撞擊後的衝擊壓縮材料中觀察到稱為Lonsdaleite的六邊形多型鑽石

來源：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

南科大張璧團隊在難加工材料超高速加工領域取得新進展

南方科技大學機械與能源工程系講席教授張璧團隊在難加工材料超高速加工領域取得研究進展，相關論文以「Surface integrity and material removal mechanisms in high-speed grinding of Al/SiCp metal matrix composites」為題發表在機械和製造工程領域期刊《International Journal of Machine Tools and Manufacture》。研究團隊採用了最高線速度達到307 m/s的超高速磨削方式解決鋁基碳化硅複合材料在常規加工過程中發熱嚴重和表面完整性差的問題，結合多尺度表徵手段揭示了鋁基碳化硅中兩組分在高磨削速度下的材料去除機理和亞表面損傷演化規律，提出了利用超高速磨削降低鋁基碳化硅中兩組分性能差異的方式來提高工件表面完整性，以期實現複合材料的均質化去除。

超高速磨削鋁基碳化硅複合材料的亞表面損傷演化規律

來源：新材料科訊

《Nature Photonics》金剛石量子存儲器，光學可尋址通用量子門

日本橫濱國立大學（Yokohama National University) Hideo Kosaka團隊Yuhei Sekiguchi等，在《Nature Photonics》上發文，報道了演示了在金剛石中，氮空位中心的光學選擇電子自旋上，實驗了微波驅動的完整量子門。電子自旋可精確地調控，全局微波可以調諧到由局部光學斯塔克效應引起的頻移。還展示了操作的通用性，包括狀態初始化、準備、讀出和回顯echo。也在電子和相鄰氮核自旋之間產生了光學可尋址的量子糾纏。高保真操作是通過施加幅度交替脈衝來實現的，該幅度交替脈衝能夠容忍微波強度和失諧的波動。這些技術，實現了從光子到核自旋存儲器的位置選擇性量子隱形傳態轉移，並助力實現分布式量子計算機和具有大規模量子存儲的量子互聯網。

光學可尋址通用單量子位操作的實驗演示

來源：Nature

中國科大實現高頻微波磁場的高靈敏度量子傳感

中國科學技術大學中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、石發展、孔飛等人在微波磁場測量領域取得重要進展，基於金剛石氮-空位（Nitrogen-Vacancy, NV）色心量子傳感器實現了皮特斯拉水平的高靈敏微波磁場測量。該項研究成果以「Picotesla magnetometry of microwave fields with diamond sensors」為題發表在《Science Advances》[Sci. Adv. 8, eabq8158 (2022)]上。為了提升NV色心對微波的響應，研究團隊借鑑傳統外差測量的思路，提出了連續外差微波探測方法：引入一個稍強的輔助微波與被測微波干涉，產生拍頻振盪，相應的NV熒光也會產生頻率為拍頻的振盪（見圖1），其振幅與待測微波幅度成正比。相當於用輔助微波「放大」了待測微波。利用該方法，研究團隊在體積為0.04mm3包含2.8×1013個NV色心的金剛石量子傳感器上成功實現了靈敏度為8.9pT Hz-1/2的微波磁場測量，相比此前該體系實現的亞微特斯拉指標水平，測量靈敏度提升了近十萬倍。

測量方法示意圖

來源：中國科大新聞網

吉林大學物理學院王彥超、姚明光獲國家傑出青年科學基金資助

2022年度國家傑出青年科學基金項目資助信息，已可以在相關系統查詢，吉林大學王彥超、姚明光兩位教授獲國家傑出青年科學基金資助。

姚明光，長期從事高壓下碳材料的研究，在碳的高壓結構相變、新型超硬碳材料等方面做出了系列創新性的工作，在Nature、Nat. Commun.、PRL、Adv Mater、PRB等科學雜誌上發表SCI論文120餘篇，成果被Nature、JACS專題亮點評述，被諾獎獲得者、美國科學院院士等著名學者引用和積極評價。獲國家自然科學基金優秀青年基金(2018年)、吉林省青年科技獎(2021年)、霍英東青年教師基金(2015年)、唐敖慶青年人才獎勵基金(2017年)、省自然科學一等獎（排名2，2018）等獎勵。近五年，主要學術貢獻在於：

1.利用自主發展的大腔體壓機超高壓關鍵技術，合成出硬度、熱導率等多項性能創下非晶材料之最的透明、近全sp3非晶碳塊體材料，被Nature評價為「材料領域的突破」；

2.提出了共晶與高壓結合創製新碳結構的思路，解決了高壓下構築單元間作用調控的難題，獲得了非晶碳簇構築的超硬相、具有負體積壓縮特性等新性質的碳基材料，被亮點評述「開闢了新途徑」；

3.發展了高壓下加載大單軸力的方法，並藉此方法發現一種金剛石形成的新機制，破解了室溫高壓下金剛石的形成之謎。

來源：吉林大學物理學院

產業動態篇

美商務部工業與安全局（BIS）對半導體等領域動作頻頻

（一）8月12日公告：將四項「新興和基礎技術」納入新的出口管制

當地時間8月12日，美國商務部工業和安全局（BIS）發布公告稱，將四項「新興和基礎技術」納入新的出口管制。這四項技術分別是：能承受高溫高電壓的第四代半導體材料氧化鎵和金剛石；專門用於3nm及以下芯片設計的ECAD（EDA）軟件；可用於火箭和高超音速系統的壓力增益燃燒技術。根據BIS公告，對氧化鎵、金剛石以及壓力增益燃燒技術的出口管制將自今年8月15日起生效，對ECAD軟件的出口管制將在自今年8月15日起60天後生效。

（二）8月24日公告：將7個中國實體加入出口管制「實體清單」

美國商務部8月23日預公告，將於2022年8月24日把7個中國實體加入出口管制「實體清單」，包括中國航天科技集團下屬的4個研究所、中國電子科技集團下屬的2個研究所、珠海歐比特宇航科技股份有限公司。美方的理由是這些實體「獲取或試圖獲取美國原產物項以支持中國的軍事現代化」。按照美國商務部的公告，這7個實體獲得所有受EAR管轄的物項均需向美國商務部申請許可，且美國商務部將採取推定拒絕的許可審查政策。

涉及的7家實體包括了中國航天科技集團和中國電子科技集團下屬的部分單位。具體名單為：中國航天科技集團第九研究所771所（西安微電子技術研究所）、中國航天科技集團第九研究所772所（北京微電子技術研究所）、中國空間技術研究院502研究所、中國空間技術研究院513研究所、中國電子科技集團第43研究所、中國電子科技集團第58研究所、珠海歐比特宇航科技股份有限公司。

來源：出口管制和制裁

力量鑽石第2季度歸母淨利潤1.38億元，超出業績預告上限，培育鑽石和金剛石微粉高景氣

力量鑽石公司2022Q2歸母淨利潤1.38億元，超出業績預告上限。該公司於2022年8月10日披露2022年上半年半年報，2022H1公司實現收入4.5億元，同比+105%，實現歸母淨利潤2.39億元，同比+121%。單拆二季度，公司2022Q2實現收入2.56億元，同比+91%，實現歸母淨利潤1.38億元，同比+105%，超出此前業績預告的上限。

來源：力量鑽石

中兵紅箭上半年業績同比翻番，超硬材料板塊為利潤貢獻大戶

8月18日晚中兵紅箭披露，2022年上半年公司實現營業收入32.03億元，同比上升11.19%；淨利潤7.02億元，同比上升114.61%，實現翻倍增長。中兵紅箭旗下擁有特種裝備、超硬材料、專用車及汽車零部件三大業務板塊，超硬材料業務成為近年來業績增長點。作為中兵紅箭旗下重要子公司，中南鑽石是超硬材料業務的載體。2022年上半年，中南鑽石實現營業收入16.04億元，淨利潤達6.8億元。

來源：中兵紅箭

博深股份發半年度業績，淨利潤5901.63萬元，同比下降43.92%

博深股份8月23日披露2022年半年度報告。2022年上半年，公司實現營業總收入7.14億元，同比下降11.10%；歸母淨利潤5901.63萬元，同比下降43.92%；扣非淨利潤3973.74萬元，同比下降59.84%；經營活動產生的現金流量淨額為-68.54萬元，上年同期為3637.76萬元；報告期內，博深股份基本每股收益為0.11元，加權平均淨資產收益率為1.74%。

報告期內，公司合計非經常性損益為1927.89萬元，其中持有交易性金融資產負債產生的公允價值變動損益以及相關投資收益為2052.01萬元。上半年博深股份塗附磨具板塊實現營業收入3.96億元，同比減少16.36%；五金工具板塊合併實現營業收入2.53億元，同比減少7.05%；軌道交通裝備板塊合併實現營業收入6479.64萬元，同比增長13.09%。

來源：博深股份

金剛石線和有機硅產品齊發力恆星科技上半年實現淨利潤約1.09億元

8月18日，恆星科技發布2022年半年度業績報告，報告期內，公司實現營業收入約23.44億元，同比增長37.89%；實現歸屬於上市公司股東的淨利潤約1.09億元，同比增長6.56%。對於業績增長，恆星科技表示：「主要系本期金剛石線產品銷量增加及有機硅產品形成銷售所致。」

來源：恆星科技

供需緊張行業擴產提速，恆星科技擬以11億元投建年產5000萬公里金剛石線項目

8月22日，恆星科技發布公告稱，公司近日與達拉特旗政府簽訂《合作意向協議書》，同意在達拉特分期建設年產5000萬公里金剛石線項目，項目總投資約11億元。項目計劃占地約200畝，根據目前市場情況預計年銷售額近17億元，利稅7億元。恆星科技表示：「公司此次與達拉特旗政府簽署合作意向協議旨在發揮雙方優勢，共同發展，實現合作共贏。」

來源：恆星科技

四方達上半年淨利同比增長82.93%，培育鑽石有望成新利潤增長點

8月25日晚間，四方達發布2022年半年度報告，今年上半年，公司實現營業收入2.62億元，同比增長32.66%；歸屬於上市公司股東的淨利潤8930.72萬元，同比增長82.93%；歸屬於上市公司股東的扣除非經常性損益的淨利潤7199.29萬元，同比增長83.83%。

四方達主營聚晶金剛石及其相關製品的研發、生產和銷售，是國內規模大、技術實力強的複合超硬材料生產廠商，公司產品包括石油/天然氣鑽探用聚晶金剛石複合片、煤田及礦山用聚晶金剛石複合片、切削刀具用聚晶金剛石複合片、聚晶金剛石拉絲模坯/拉絲模具、精密超硬刀具、礦山工具等。

今年上半年公司不僅實現營收和淨利潤雙增長，主要業績指標刷新同期歷史新高。從產品方面來看，資源開採/工程施工類營收1.52億元，同比增長31.74%；精密加工類營收9155.28萬元，同比增長26.47%。

今年以來四方達積極對培育鑽石上下游進行布局，今年上半年四方達增資控股了天璇半導體公司，完成了在CVD金剛石領域的業務布局，在今年7月份，四方達還與海南珠寶達成戰略合作夥伴，就培育鑽石全產業鏈進行合作。

來源：證券日報

第四批國家級專精特新「小巨人」名單公布 11家超硬材料、磨料磨具企業上榜

近日，工信部開展了第四批國家級專精特新「小巨人」企業培育工作，已完成相關審核。各地區工信廳、經信局等相關部門對轄區內通過審核的企業名單進行了公示。全國共4114家企業上榜第四批專精特新「小巨人」，浙江、廣東、江蘇企業數量排前三。超硬材料、磨料磨具行業本次新增11家專精特新「小巨人」企業，分別是河南聯合精密材料股份有限公司、河南厚德鑽石科技有限公司、鄭州中南傑特超硬材料有限公司、嘉興沃爾德金剛石工具有限公司、長沙百川超硬材料工具有限公司、湖南省方圓磨料磨具有限公司、鄂州市興方磨具有限公司、湖北玉立砂帶集團股份有限公司、江蘇華昌工具製造有限公司、江蘇三菱磨料磨具有限公司、江蘇鋒芒複合材料科技集團有限公司。

來源：工信部

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第六屆國際碳材料大會暨產業展覽會

——極端製造與超精密加工論壇&金剛石前沿論壇

2022年11月16-18日深圳國際會展中心（高交會寶安會場）

一、論壇概況

培育鑽石的火熱，不僅在於珠寶行業，更多應用前景在於高精尖工業領域。金剛石作為材料之王，其優異性質不斷被發掘，從傳統的超硬性質到超寬禁帶半導體，工業跨度範圍極大。中國在高精尖領域，卡脖子技術究竟如何解決？金剛石在解決卡脖子工程中究竟充當着什麼角色？在高端裝備、超精密加工領域，金剛石材料不可或缺！半導體行業，金剛石不僅僅作為半導體材料，在半導體封裝散熱、激光應用、拋光等超精密加工領域同樣至關重要！另外，碳中和政策下，可持續環保理念將在工業領域貫徹執行，傳統金剛石行業如何打破常規產業發展現狀，技術突破，跨度提升，具有核心競爭力？

11月16-18日，由DT新材料舉辦的第六屆國際碳材料大會暨產業展覽會（Carbontech 2022）金剛石前沿論壇，堅持產學研結合，從解決產業需求出發，結合最前沿科研走向，克服高精尖難題，探索金剛石應用的無限可能!