“不久将来,钻石或会在我们生活中,无处不在!” 这句说话对钻石爱好者来说,不知算不算是喜讯,因为,这些钻石并非以玛丽莲梦露所形容 ‘女孩最好的朋友’ 的形式出现,而是可以置于不同物料表面的超薄柔韧钻石薄膜。
钻石,又称金刚石,是全球公认的珍贵宝石,同时也是一种多功能的工程材料。钻石是最坚硬的天然物料,在室温下的热传导性能无出其右,并兼具极高的载流子迁移率、介电击穿强度、超宽的半导体禁带宽度,以及从红外到深紫外的光学透明性。这些卓越特性,使其成为制备高频高功率电子器件、先进光学器件,以及冷却高功率密度电子器件(如处理器、半导体雷射器与电动车相关器件)的理想材料。
然而,钻石的化学惰性与坚硬晶体结构,令制造与量产钻石制品非常不易,要生产超薄且独立的钻石薄膜更难,这大大限制了钻石的广泛应用。
有见及此,港大工程学院团队开发出革命性的钻石制备技术,可大量制造超薄、超柔韧的钻石薄膜。
‘创新方法实现规模化制备柔性超平金刚石薄膜’ 研究项目,由港大电机电子工程学系褚智勤教授与机械工程系林原教授共同领导,联合南方科技大学李携曦教授及北京大学东莞光电研究院王琦教授团队合作进行。
研究团队成功开发突破性的 ‘边缘暴露剥离法’ ,相较传统方法耗时甚久、成本昂贵且只能制出尺寸有限的产品,这项新技术仅需10秒即可制作出两英寸大小的超薄柔韧钻石薄膜,以效率和规模而言,都是前所未有。
这项研究的影响力远超出学术范畴,将会有巨大的社会影响力。此技术所产出的薄膜表面超平坦而兼具有弯折能力,对制作新一代弹性及可穿戴电子及光学器材及精准微型器件,甚具潜力,更可发展至广泛应用于电子、光子、机械、热力、声学,以至量子技术。
举例说,这些钻石薄膜可用于需要高精准度与高灵活性的先进医疗装置,从而改善病人的治疗效果。此外,钻石薄膜的热传导性能可以提升电动车及可再生能源系统装置的效率。
‘创新方法实现规模化制备柔性超平金刚石薄膜’ 研究项目最近获选为2025年度中国科学十大进展之一。
‘中国科学十大进展’ 年度评选由国家自然科学基金委员会主办,旨在表彰基础研究领域的杰出成就,激励研究人员持续推进原创研究,并提升公众对科学的关注与支持。自2005年首办以来,这项年度评选已成为国家基础研究的重要指标。
褚教授对获选深感荣幸与自豪,他表示:“有机会与国家大型科研团队一同获得这项荣誉,实在难得。同时,亦十分欣慰看到香港的科研突破能够融入国家科技发展大局,充分展现本地创科的庞大潜力。我深信,钻石材料有望突破传统首饰或工具用途,迈向更高端的半导体及量子产业,其应用亦有助提升人们的生活质素。”
林教授补充道:“很高兴见到我们在港大开展的基础研究,能够为产业重大樽颈问题提供解决方案。这项荣誉亦将推动我们继续追求科研卓越,期望为国家科技发展作出更大贡献。”
此项革命性的钻石制备技术,充分彰显了钻石在科学与工程领域的巨大潜力。随着技术的不断演进,钻石材料将为生物医学工程、先进电子学等领域带来全新标准,我们也很可能迎来一个 ‘钻石成为每个人的最好朋友’ 的全新时代。