金剛石,是自然界最堅硬的物質。這種超硬材料怎么切割,雄安新區一家公司研發的機器人,就破解了激光切割的密碼,不僅能切割鉆石,還能"雕琢"比鉆石更精密的芯片核心材料。
本臺記者 谷琳:
鉆石的璀璨光芒,源于精湛的切割技藝。您知道這樣一顆小小的鉆石,有多少個切面嗎?答案是57。每一個切面,都是由經驗豐富的工藝師一點一點打磨而成。
國智清創雄安機器人研究有限公司研發人員 孫冰:
目前這個工作也可以由機器人來做,這是我們自主研發的針對于金剛石超硬材料的激光機器人,它采用的非接觸式的激光加工技術,它可以切割57個面,還可以切割20多種形狀,它的切割效率是人工的8倍以上。你可以選擇一個心儀的形狀,我們來一起做一顆鉆石。
本臺記者 谷琳:
我就選這顆橢圓形,它看起來還挺特別。
鉆石,也叫金剛石,是自然界中最堅硬的物質。鉆石家族又分為天然鉆石和人工鉆石。在人工鉆石這條產業鏈中,我國毛坯鉆產量在全球占比超過了7成,是妥妥的鉆石出口大國,但因缺乏高端加工設備,這些人工鉆需要漂洋過海,到印度切割加工。如何打破進口依賴?
國智清創雄安機器人研究有限公司研發人員 孫冰:
這個設備的關鍵難點在于激光器和它的控制系統。我們的團隊經歷三年的時間,在控制系統這方面,我們實現了"5+2"這種多軸的控制,實現了更多的一個自由度,填補了國內高端金剛石成型設備的空白,也實現進口設備的技術替代。
本臺記者 谷琳:
不到三十分鐘,這顆橢圓鉆的半成品就已經新鮮出爐了,可以看到它每一個棱角都特別銳利清晰。
問題來了,它只能切鉆石嗎?
本臺記者 谷琳:
如果您覺得這臺機器只是能切切鉆石,那您就太小瞧它了。
實際上,金剛石還有個隱藏身份,它是第四代半導體材料,可以作為芯片的晶圓襯底。因為硬度高,金剛石晶圓的研磨、拋光、切割、成型的加工難度很大。研發團隊通過試驗不同波長、脈沖等要素,研發出適配金剛石晶圓的激光器。
國智清創雄安機器人研究有限公司研發人員 孫冰:
這種設備還可以實現金剛石晶圓的減薄,實現它的高度差小于20微米,就相當于頭發絲的五分之一,對未來金剛石晶圓的量產提供了有效的解決方案。
從指尖閃耀的鉆石,到掌中運行的智能世界,這臺兼具"浪漫"與"硬核"的機器人朋友已經落地雄安。預計下半年,這臺誕生于河北的激光機器人,就將走進多地車間工廠,貢獻自己的力量。
國智清創雄安機器人研究有限公司研發人員 孫冰:
(人造)金剛石作為新型材料,它未來三到五年會有百億級的這個市場空間,我們的設備有望在今年下半年就實現量產,助力金剛石產業的發展。
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