人造金刚石的合成方法对比分析：高温高压法（HTHP）V.S. 化学气相沉积法（CVD）
——金刚石俗称钻石原石，是碳元素的固体形式。金刚石具有所有天然材料中最高的硬度和导热性，且化学稳定性极强，这些特性使得金刚石可广泛应用于切割和抛光工具等工业生产过程中。按照形成过程，金刚石可以区分为天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石原生矿的分布极不均匀，主要分布于非洲中部和南部、澳大利亚、俄罗斯、加拿大等地，由于分布集中度高以及开采难度大，天然金刚石成为一种贵重的非金属矿产。
人造金刚石是在实验室内模拟天然钻石的自然形成环境所培育出来的合成钻石，19世纪40年代，美国、瑞典和苏联针对人造金刚石开展系统研究，最终于1954年首次实现商业用途的人造金刚石。人造金刚石与天然钻石具有相同的物化属性，均由立方晶体形式的纯碳组成。不同于天然金刚石需要在地球表面下经过数百万年自然形成，人造金刚石可以在几周内培育形成。
培育钻石物化属性与天然钻石完全一致
资料来源：公开资料
——人造金刚石的合成方法主要包括高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD），培育时间约为半个月到一个月，高温高压法合成原理是模拟天然金刚石的生长环境，将石墨粉放置在压机底部，将压机内部设置为恒定的超高温、高压条件（通常压力为5.4GPa，温度为1400℃），溶剂金属熔化后得到高纯度碳源，输送至底部进行沉淀，得到人造金刚石。采用高温高压法培育超过10克拉的大颗粒钻石毛坯大约需要两周时间。
HTHP法制备培育钻石主要流程
资料来源：CNKI
化学气相沉积法（CVD）合成原理是通过创造高温低压（1000℃左右，27kPa 以下）环境，将气体中的碳原子以结晶形式沉积在基材上交互生长成金刚石晶体，主要为片装金刚石膜。
CVD 法制备培育钻石主要流程
资料来源：CNKI
高温高压法（HTHP）由于生产成本较低、培育速度较快、纯净度较低，因此多用于工业领域，近年来随着技术不断成熟，部分 HTHP 法制备的高纯净度培育钻石开始应用于时尚消费领域；化学气相沉积法（CVD）生产成本较高、培育速度较慢、但纯净度高，适合合成大克拉钻石的优势，多用于光、电、声等功能性材料及钻石饰品。目前，国内人造金刚石生产主要采用 HTHP 法，并开始在 CVD 领域进行布局；而欧美、日本、新加坡等国则掌握了成熟度更高的 CVD 法。
金刚石合成HTHP和CVD法对比
资料来源：力量钻石
人造金刚石主要包括金刚石晶体与培育钻石两种形态，其中金刚石晶体主要应用于工业生产领域，而培育钻石主要应用于时尚消费领域。人造金刚石创造之初主要用于工业生产，由于其具有与天然金刚石同等的硬度，人造金刚石成为机床和切削工具的理想材料。金刚石晶体可以加工成为锯切工具和钻进工具，应用于工程施工、资源开采等领域；也可以加工成为金刚石微粉，作为磨料应用于精密机械加工、光伏等领域。相较于天然金刚石，人造金刚石以其可再生性，被市场广泛接受并使用。由于技术不成熟，早期人造金刚石氮污染较为严重，颜色总是呈黄色至棕色，夹杂物也十分常见。随着技术不断进步，净度持续提升，宝石级培育钻石于 2000 年初终于面世。随后，宝石级培育钻石生产成本快速下降，市场渗透速度维持高位。当前，虽然培育钻石行业仍处于初期发展阶段，但市场的消费需求和供应能力都在快速发展。
