比钻石还耐磨！我国科研团队研制出超耐磨的工具材料

金刚石（钻石）作为自然界最坚硬、最耐磨的物质，既是精密制造领域的“终极工具”，又是未来有望替代硅的“终极半导体”。然而，由于金刚石自身难以被加工的特性，其在高性能半导体材料的应用长期受限。近日，上海交通大学机械与动力工程学院沈彬教授团队取得重大突破——他们通过在金刚石表面原位制备石墨烯“装甲”，将金刚石的耐磨性能提升一倍以上，攻克了这一困扰国际学界多年的技术瓶颈。该成果有望为我国半导体产业的自主可控发展提供关键技术支持。

突破性数据：耐磨性翻倍，效率提升5倍

研究团队通过创新工艺，在金刚石磨粒表面成功“披覆”纳米级石墨烯保护层，使其磨损压力阈值从10 GPa跃升至20 GPa以上（相当于20万吨重物集中作用于1平方米面积），首次突破了传统金刚石磨粒的物理性能极限。这一突破使金刚石工具在加工同类材料时，原子级材料去除效率提升至传统方法的5倍，同时能够大幅降低半导体材料的表面/亚表面损伤。相关研究成果发表在机械制造领域国际顶级期刊《国际机床与制造》（International Journal of Machine Tools and Manufacture，影响因子14）。

产业化前景：可实现千克级制备，已初步具备规模化生产能力

据团队核心成员林强博士介绍，该团队所研发的工艺方法可以在任意金刚石表面进行石墨烯“装甲”，且可以实现千克级、多种粒径规格的石墨烯“装甲”金刚石磨粒的制备。沈彬教授表示：“这项技术从实验室走向产业化的路径清晰，未来将重点推进与国内相关企业的合作。”目前该方法已初步具备规模化生产能力，未来有望为新一代金刚石、碳化硅半导体材料的高效精密制造提供创新性的技术方案，助力我国半导体制造自主可控的高质量发展。（供稿人：上海交通大学沈彬课题组   沈彬）

图1 石墨烯“装甲”金刚石磨粒示意图

图2 石墨烯“装甲”金刚石磨粒照片、不同粒径磨粒的电镜图像