金刚石,是自然界最坚硬的物质。这种超硬材料怎么切割,雄安新区一家公司研发的机器人,就破解了激光切割的密码,不仅能切割钻石,还能"雕琢"比钻石更精密的芯片核心材料。
本台记者 谷琳:
钻石的璀璨光芒,源于精湛的切割技艺。您知道这样一颗小小的钻石,有多少个切面吗?答案是57。每一个切面,都是由经验丰富的工艺师一点一点打磨而成。
国智清创雄安机器人研究有限公司研发人员 孙冰:
目前这个工作也可以由机器人来做,这是我们自主研发的针对于金刚石超硬材料的激光机器人,它采用的非接触式的激光加工技术,它可以切割57个面,还可以切割20多种形状,它的切割效率是人工的8倍以上。你可以选择一个心仪的形状,我们来一起做一颗钻石。
本台记者 谷琳:
我就选这颗椭圆形,它看起来还挺特别。
钻石,也叫金刚石,是自然界中最坚硬的物质。钻石家族又分为天然钻石和人工钻石。在人工钻石这条产业链中,我国毛坯钻产量在全球占比超过了7成,是妥妥的钻石出口大国,但因缺乏高端加工设备,这些人工钻需要漂洋过海,到印度切割加工。如何打破进口依赖?
国智清创雄安机器人研究有限公司研发人员 孙冰:
这个设备的关键难点在于激光器和它的控制系统。我们的团队经历三年的时间,在控制系统这方面,我们实现了"5+2"这种多轴的控制,实现了更多的一个自由度,填补了国内高端金刚石成型设备的空白,也实现进口设备的技术替代。
本台记者 谷琳:
不到三十分钟,这颗椭圆钻的半成品就已经新鲜出炉了,可以看到它每一个棱角都特别锐利清晰。
问题来了,它只能切钻石吗?
本台记者 谷琳:
如果您觉得这台机器只是能切切钻石,那您就太小瞧它了。
实际上,金刚石还有个隐藏身份,它是第四代半导体材料,可以作为芯片的晶圆衬底。因为硬度高,金刚石晶圆的研磨、抛光、切割、成型的加工难度很大。研发团队通过试验不同波长、脉冲等要素,研发出适配金刚石晶圆的激光器。
国智清创雄安机器人研究有限公司研发人员 孙冰:
这种设备还可以实现金刚石晶圆的减薄,实现它的高度差小于20微米,就相当于头发丝的五分之一,对未来金刚石晶圆的量产提供了有效的解决方案。
从指尖闪耀的钻石,到掌中运行的智能世界,这台兼具"浪漫"与"硬核"的机器人朋友已经落地雄安。预计下半年,这台诞生于河北的激光机器人,就将走进多地车间工厂,贡献自己的力量。
国智清创雄安机器人研究有限公司研发人员 孙冰:
(人造)金刚石作为新型材料,它未来三到五年会有百亿级的这个市场空间,我们的设备有望在今年下半年就实现量产,助力金刚石产业的发展。
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