“放大1千倍都看不到” 深耕60载老专家揭秘首颗人造金刚石故事

新材料在线®

《大国之材》原创文章，转载请联系微信：EILIG2014

新材料在线 ID：xincailiaozaixian

图片：受访人提供、图虫创意

作为中国首颗人造金刚石（即“121”）课题的参与者，李植华依稀还记得，第一颗人造金刚石出炉时的场景：小到1000倍的显微镜都捕捉不到，藏在由各种化合物等组成的黑乎乎的大杂烩中。

从业60载，他更见证了我国人造金刚石逐步发展壮大到单颗白钻最大重量可达到50克拉，产量爬升至世界总产量的90%以上，亲历我国成为人造金刚石大国的过程。

“中国人造金刚石产业正在‘向上’发展，目前还是一个‘朝阳’产业。在未来三至五年，该产业将迎来又一发展高潮。”满头白发的李植华在谈到人造金刚石一词时，全身上下都散发着自豪和自信。

见证历史 参与首颗金刚石制造

1955年，美国通用电气研究实验室发表文章，声称在高温高压下，通过熔融金属的方法将石墨转变成金刚石，首次人工合成出了金刚石。随后，1959年南非、1960年苏联和日本也都相继宣布合成出了人造金刚石。

人造金刚石，硬度高、耐磨性好，可广泛用于切割、磨削、钻探，被视为“工业牙齿”；其导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它具有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。合成自己的金刚石，中国势在必行。

1960年，第一机械工业部正式立项人工合成金刚石研究，课题代号“121”，该课题由郑州磨料磨具磨削研究所（简称“三磨所”）、合肥通用机械研究所以及中国地质科学研究院共同承担。其中，三磨所负责工艺技术，合肥通用机械研究所负责装备制造，中国地质科学研究院负责测量。

在接到第一机械工业部下达的人造金刚石研究任务后，1961年，三磨所举全所之力，迅速组建了情报、装备设计制造、工艺试验和分选鉴定四个协力单位，对当时国外人工合成金刚石技术水平、进度、走向、理论阐述等搜集了海量情报，为研究工作制定试验方案打下了基础。同时，提供了合成金刚石用的两面顶装备图纸并加工出样机，为实验工作铺平了道路。

专家们从工艺实验方案、组织论证，到进行大量金刚石合成实验，取得一批又一批工艺技术参数。

此时的李植华从中南矿冶学院毕业，被分配到三磨所，参与了这一历史性的事件。李植华负责对金刚石合成块进行分选提纯、鉴定分析，将结果反馈给工艺试验组，为下一步实验方案提供有力支撑。

1963年12月6日，历经3年时间攻关，联合实验组在200吨两面顶压机上成功获取了金刚石。

不过，我国的第一颗人造金刚石，不是一颗有棱有角、晶莹剔透的完整晶体，而是藏身于由高温高压产生的，未曾相识的金属碳化物、金属硅化物、碳硅化合物等组成的样品材料之中，体积十分细小，连1000倍显微镜也无法辨认。

彼时，如何从这些样品材料中分离出金刚石，就成为了三磨所分选部门的核心工作。“经我们的化学处理，除去大部分叶腊石、石墨、触煤金属，再经过二碘甲烷重液分离，得到了珍贵的金刚石样品。”李植华对《大国之材》谈到。

当时的金刚石样品实在太小，为了证明样品分离成功，课题组按分析程序进行制样，并在德拜X-光机上进行衍射，胶片上得到的谱线与天然金刚石的谱线完全吻合。如此证明，中国合成出了金刚石。

“121”课题正式宣告实验成功。这标志着中国首颗人造金刚石成功面向世界。中国人找到了开启人工制造金刚石这扇大门的神秘钥匙。

1978年，在河南省科学大会上，“121”课题组被集体表彰。“‘121’课题的成果，不属于某一个人，而是属于集体，全体参试人员。”李植华对《大国之材》表示。

随着技术参数的积累和细分课题展开，试块中的金刚石越来越多、越来越大。中国终于造出五颜六色、晶莹剔透的人造金刚石。作为课题组的一员，李植华十分自豪。

下海创业 瞄准前沿应用领域

在上世纪80年代，体制单位内拥有 “铁饭碗”在那个年代是不少人向往的事情，但在三磨所从事科学研究的李植华，并不甘于只做“两耳不闻窗外事”的“士人”。

1985年9月16日《深圳特区报》、1985年9月18日《南方日报》报道了一件事情，引起业界强烈的反响，那就是李植华告别了他生活、学习、科学研究长达二十余年的人造金刚石策源地三磨所，偕同几位专家与外商合作，跑到改革开放前沿阵地，创办起深圳恒兴金刚石厂，从事金刚石及金刚石制品生产。

下海创业，意味着自此踏上了一条高风险、前途难卜的不归之路。

离开三磨所之前，他已经是研究室副主任。这出乎太多人的意料。身为三磨所的研究室副主任，他竟走出体制，选择下海这样具有高风险，白手创业之路？

但李植华并未后悔自己的选择，他认为中国顶层设计的改革开放政策自有它的道理。跟着政策走没有错，他就认这个死理。

下海前途几何，是否成功，李植华心里也没有数。“办实事就有风险，不试怎么知道？”

在任职深圳恒兴金刚石厂期间，李植华第一件事情就是培养专业人才。他从老家鄱阳县珠湖地区招聘了一批青年，分配到各科室、车间，从事管理、营销及金刚石各种产品的生产。

这个举动，无意间让深圳恒兴金刚石厂成为了人造金刚石企业的“黄埔军校”。在之后的几年间，这些学员华丽转身，完成了从打工者向创业者的蜕变。

如今，由珠湖人创办的金刚石工具企业遍布广东、福建等10多个省市自治区，5家产值过亿元，20余家超千万元，上百万元的企业更多。从业人员近万人。有不少家庭从此摆脱贫困，走上了小康之路。

工业发展离不开科技进步，而科技的发展也间接受到工业发展的驱动。

复盘全球工业发展，从以农耕为主的传统工业，进入蒸汽时代、电气时代以及信息时代，工业自动化正在加速实现中。而随着智能化浪潮的来临，以物联网和智能制造为主导的工业革命也正悄然来袭！

在深入接触工业后，李植华对于金刚石的应用有了更深入的思考。结合工业的变革，他提出，能否在超硬材料上做文章，跟上工业4.0的浪潮？

1995年，李植华加入了深圳市永存金刚石工具有限公司（以下简称“永存工具”），“我现在是在吃夫人的饭。”李植华幽默地调侃道，永存工具是李植华夫人郭永存一手创办起来的。

永存工具从创立之初就不局限于工业生态场景，而是定位到更为广阔的前沿领域。

“由于我国人造金刚石产能和体量过大，在工业制品的应用中表面上显得已经接近饱和，但事实不是这回事。永存工具一直聚焦于高端产业应用研究，不沉溺于与普通工业制品间的竞争。”与李植华一同接受《大国之材》采访的永存工具总经理、总工程师李翰谈到。

坐在一旁的李植华点了点头，“光学是当下工业革命的热点话题。永存工具成立之初就聚焦于电子产业方面的应用。现如今则紧跟时代发展的步伐，致力于研发高速冷加工用的金刚石精密磨具。如加工视频监控设备的光学镜头、光刻机中用来光刻制造芯片的镜头等精磨、超精磨金刚石磨具。一直行走在产业的前沿。”

见证历程 憧憬金刚石未来前景

自1963年以来，我国宣布第一颗人造金刚石成功面世后，已经快走过60个年头，跌宕起伏发展到今天。李植华在人造金刚石一线也已经奋斗了近六十年，见证了中国人造金刚石质和量的飞跃。

在李植华看来，我国人造金刚石发展，大致分为三个阶段。

前二十年，属于初创、中间实验和小规模生产期。

中间二十年，是大上马时代，它的特点是：生产厂家多，小而分散，效益低下。在这一阶段的高峰期，全国有100多家金刚石生产厂，1000多台压机。甚至出现一台压机支撑一个厂的局面。由于当时压机吨位小，因此企业单次产能低，仅有几克拉，品位也不合人意。

近二十年，通过市场经济的洗礼，完成了一次不寻常的大变革，不良企业被淘汰自动退场，继而行业向大和高度集中方向发展。大型、超大型人造金刚石厂应运而生。

我国人造金刚石行业进入繁荣期。

截至2020年，据不完全统计，我国制造金刚石用的压机数量已达到7000多台，工业金刚石的总产量约为130亿克拉（不含普通磨料级金刚石），大颗粒钻石（即白钻或妆饰用金刚石）的产值约为40亿元。“由于金刚石行业需求旺盛，2021年金刚石压机数量有望再增加1000台。”

李植华对《大国之材》表示，我国人造金刚石产业今后的发展，仍然是提高装备制造水平、增大压机吨位、提高自动化、数字化、智能化水平。增加单次产量、提高品质。降低顶锤消耗、降低成本。增加新品种、拓宽用途。

“目前我国用于金刚石生产的压机，处于世界先进水平。金刚石生产水平也处于世界领先地位。生产金刚石用的六面顶压机，目前最大缸径达到Φ950cm,单次金刚石产量可达700克拉，单颗白钻最大重量可达到50克拉（即10克）左右。”

在产量方面，数据显示，截至2018年底，我国人造金刚石产量已占世界总产量的90%以上，立方氮化硼产量已占世界总量的70%以上，我国已经成为名副其实的人造金刚石生产制造大国。

尽管金刚石产业的应用看似进入红海，在李植华看来，我国人造金刚石产业仍属于“中年”产业，甚至“朝阳”产业。

“中国目前正处于人造金刚石的转型期，不少厂商将金刚石的主要生产能力集中在珠宝钻石上，占据了大量工业金刚石压机资源。但从总体态势来看，人造金刚石的需求仍处于增长期。随着金刚石压机数量的增多，工业金刚石相对紧缺的难题也将得到改善。未来三至五年，中国人造金刚石市场将迎来又一发展高潮。”

“只要集中精力埋头苦干，锲而不舍地把研究干下去，金刚石终将更耀眼。”

编者手札

李植华在郑州磨料磨具磨削研究所工作二十余载，把自己最美好的青春年华献给了人造金刚石事业。由于工作出色，成绩斐然、不负众望在三磨所工作期间，短期内由技术员晋升为工程师。同时由项目参与者提拔为项目负责人、专业大组组长（统管8个课题项目）、研究室副主任。

期间，李植华先后完成了“人造金刚石用触媒研究”、“提高人造金刚石质量的研究”、“46#粒级人造金刚石合成工艺研究”，“金属（合金）基载金刚石聚晶烧结研究”等课题工作，取得了阶段性成果，并产生了特定经济效益。

受第一机械工业部机床工具工业局委托，编著了中国首部《金刚石制造》一书，约46万字，1983年由机床工具工业局出版发行。应科学出版社之约，编著了《金刚石人工合成与应用》一书，约23万字。1984年出版，面向全国发行。同时在科学院《物理》等刊物上先后发表了十余篇论文。在他编著的两本书，图文并茂、国内资讯与国外资讯、历史与当下、理论与实践、本人实验数据与工厂生产工艺参数相融合，合理编排、深入浅出、主次线索明瞭，是两本好书。编著和论文的发行，除了总结中国人造金刚石阶段发展水平和努力方向外。同时为后人在科研、生产、教学提供了参考。

“一花独放不是春，百花齐放春满园”。目前已有百余位精英加入“超硬材料行业交流通讯录”（支持在线群聊、实名认证、互换名片），聚集了超硬材料领域董事长、总经理、技术总监、教授、投资人等高端资源，如果您想快速找到供应商、找客户、找人脉，找合作，欢迎加入。

信息互联，共同推动超硬材料行业发展！该群主要成员包括：黄河旋风、豫金刚石、沃尔德、天鉴新材、安泰超硬、惠丰钻石、钜鑫新材、四方达、住友电气、通用电气、旭金刚石株式会社等。

↑扫码即可加入↑

听100+位上市公司董事长/高管分享企业成功之道

1V1面对面咨询

与中国新材料产业共成长

点击阅读原文，查看《大国之材》所有文章