科技日报记者 夏凡
前不久，记者走进位于中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称“宁波材料所”）前湾园区的金刚石研发实验室，只见一台台化学气相沉积（CVD）装备静静矗立，一颗颗金刚石在其中被慢慢打磨。
天然单晶金刚石是自然界中最硬的物质，但因极其稀有，难以实现工业级大规模应用。宁波材料所研究员江南及其团队成员凭着一股钻劲，研制出我国首条CVD单晶金刚石生产线，实现了国产高品质大尺寸CVD单晶金刚石的高效制备和规模化生产。
时间回溯至2003年。那一年，美国科研人员用CVD法合成出单晶金刚石，引起广泛关注。接下来，美国、英国、日本等国迅速实现了CVD单晶金刚石产业化制备。
2012年，江南来到宁波材料所。此前，他长期在材料领域深耕。受时任宁波材料所所长崔平的邀请，他到所里搞起了金刚石制备研究。
当时，由于缺少相关装备，我国CVD单晶金刚石产业化制备尚未起步。
“单晶金刚石的合成方法有高温高压法和CVD法两种。通过高温高压法制备的金刚石，通常尺寸较小；采用后者制备的金刚石尺寸大、纯度高，更适用于科研和高端应用领域。”江南决定挑战更有难度的后者。
CVD单晶金刚石合成对装备和工艺的要求很高。起初，江南和团队不被外界看好，但他憋着一股劲。“我们不仅要设计出CVD设备，而且要让它实现产业化。金刚石，我们也能造。”江南说。
此后，江南带领团队成员“泡”在实验室，试验、试验再试验。“当时，我们做的多数试验都是失败的，但没关系，继续做下去就好了。”江南说。
苦心人，天不负。2013年，第一台国产CVD设备问世。同年，在宁波材料所和相关部门的支持下，江南与合作人张军安共同创立了宁波晶钻科技股份有限公司，实现了国内CVD单晶金刚石产业化生产零的突破。
初战告捷，江南并未就此止步。他和团队向金刚石—铜导热复合材料研究发起冲锋。依托自主创新的高效率3D复合技术和规模化制备工艺，他们解决了这类材料分散难、加工难与表面处理难等长期以来存在的问题。他们研制的金刚石—铜复合材料，热导率突破1000W/mK。
科研之外，江南最看重的是人才培养。他以身作则，是所里公认“最早到、最晚走”的人——清晨检查设备、观察晶体生长、统筹团队进度；深夜，披着月色离开办公室。学生们在他的感染下，养成了严谨务实的作风，主动跟踪实验数据、反复验证工艺参数。
回望这一路，江南认为，成绩的取得离不开宁波这片“创新沃土”。“从名字就可以看出，我和宁波很有缘分。”他笑着说，宁波材料所“料要成材、材要成器、器要好用”的定位，与宁波“制造之城”的产业生态高度契合，这里是研产结合的最佳土壤之一。
目前，国内2英寸级CVD单晶金刚石制造加工产业链条已趋近成熟，科研人员正在努力制备更大尺寸的金刚石晶圆。
“如今，我国金刚石领域研发的多个方向实现了从跟跑到并跑的跨越，但是与国际顶尖水平相比，仍有较大提升空间。”江南说，下一步，他和团队成员将继续钻下去，探索金刚石相关材料在人工智能算力、太赫兹光学等新兴领域的应用。
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