1.Émergence
Actuellement, Diamants cultivés en laboratoire sont les plus populaires parmi toutes les applications de diamants, et les diamants cultivés en laboratoire de haute qualité sont passés du laboratoire au marché.En 2016, Swarovski a lancé Diama, une marque de diamants cultivés en laboratoire, et en 2020, a lancé une collection colorée de diamants cultivés en laboratoire.2018, création du groupe De Beers La marque s'appuie sur le solide support technique d'Element Six et sur l'expérience de sa société mère dans l'industrie de la joaillerie, en termes de coût de production, de contrôle qualité et de construction de marque.En 2019, Signet, le plus grand détaillant de bijoux aux États-Unis, vendra en ligne des diamants cultivés en laboratoire.En 2019, l'International Gemological Institute IGI a évalué deux diamants cultivés en laboratoire avec des masses de 21,91 g et 23,13 g, respectivement, et le Gemological Institute of America GIA a lancé une nouvelle version du diamant fabriqué par l'homme rapport d'essai.
2. Méthodes de culture
Après des années de recherche et de développement, il existe maintenant plusieurs méthodes pour produire avec succès des diamants synthétiques, dont deux ont été commercialisées, à savoir la méthode de dépôt chimique en phase vapeur, ou CVD, et la méthode à haute température et haute pression, ou HPHT.
2.1.Principe des diamants synthétiques CVD
Diamant CVD la synthèse est une réaction chimique à une température et une pression de synthèse basses pour séparer les atomes et les molécules du gaz source de carbone et les réappliquer au Le gaz source de carbone est dissocié en radicaux libres (atomes de carbone et d'hydrogène) dans la région thermodynamique sous-stable du diamant.radicaux libres (atomes de carbone et d'hydrogène ou atomes de méthyle CH3 et H) et forment des diamants sur le substrat dans certaines conditions de température et de pression, lorsque le substrat est fabriqué Lorsque le substrat est constitué de diamants naturels ou synthétiques HPHT - c'est-à-dire homogènes par épitaxie cristaux de diamant - des diamants monocristallins seront développés sur le substrat, tandis que des substrats en silicium, tungstène et molybdène seront développés.Lorsque des substrats en silicium, tungstène ou molybdène sont utilisés, des films de diamant polycristallin se développeront sur le substrat.
La technologie MPCVD (Microwave Plasma CVD) est capable de synthétiser des diamants avec un haut degré de pureté.Ses principales caractéristiques sont que le plasma produit une concentration d'hydrogène atomique, l'absence de contamination des électrodes, la capacité de produire un plasma stable à une pression plus élevée et la haute qualité du film de diamant développé, et son équipement fait l'objet de recherches par des scientifiques étrangers.La méthode des micro-ondes est la méthode la plus idéale pour produire à l'avenir des diamants de grande surface et de haute qualité.Cette méthode a été bien appliquée dans les pays étrangers, tels que les capots de missiles, les fenêtres infrarouges optiques, etc. La méthode MPCVD est capable de produire du diamant de haute qualité, qui peut être traité pour fabriquer des diamants décoratifs, etc. Après traitement, il peut fabriquer du diamant et d'autres décorations, et son prix ne représente qu'environ un quart du prix du diamant naturel, mais l'équipement micro-ondes et les coûts techniques sont importants.Le prix ne représente qu'environ un quart du prix des diamants naturels, mais l'investissement dans l'équipement et la technologie des micro-ondes est important.
Cependant, peu de fabricants nationaux maîtrisent la technologie MPCVD, et celle-ci est toujours dominée par les fabricants européens et américains.À l'heure actuelle, les principales entreprises du marché sont Norton Technologies, Element Six, Fraunhofer, ASTeX, Westlnghouse Electric, IBM et les États-Unis.Westlnghouse Electric, IBM, ApolloDimond, De Beers, etc., qui utilisent tous la méthode MPCVD pour cultiver des diamants.En raison de sa grande pureté, le diamant monocristallin peut être transformé non seulement en bijoux.Ses excellentes propriétés en électricité, optique, mécanique et thermodynamique peuvent également lui permettre d'être utilisé comme matériau de base dans les semi-conducteurs, la communication 5G, les équipements haut de gamme et la technologie militaire.
2.2 La méthode HPHT fait croître des monocristaux de diamant, où la source de carbone est placée à l'extrémité haute température et les germes cristallins sont placés à l'extrémité basse température.
Le processus de croissance des monocristaux de diamant de qualité gemme est le processus de dissolution et de re-précipitation du diamant.Étant donné que la concentration de carbone dans le catalyseur dépend de la température, la présence d'un gradient de concentration de carbone entre les extrémités haute et basse température conduit le carbone à diffuser de la haute température à l'extrémité basse température et à précipiter sur les germes cristallins pour obtenir une épitaxie. croissance des cristaux.
Les diamants synthétiques présentent les avantages suivants par rapport aux diamants naturels.
(1) La couleur peut être contrôlée et différentes qualités de diamants peuvent être produites en fonction des besoins du marché et des clients.
(2) Contrôle de la taille, peut produire différentes tailles de diamants selon les besoins ;
(3) Contrôle des couleurs, peut produire des diamants de différentes couleurs selon les préférences du client ;
(4) Le matériau des diamants artificiels de qualité gemme peut être personnalisé et peut être personnalisé pour diverses significations commémoratives;(5);le coût de production inférieur des diamants synthétiques à gros grains peut mieux répondre aux besoins des applications industrielles à grande échelle ;(6) le coût des diamants artificiels de qualité gemme présente un avantage significatif par rapport aux diamants naturels.Le potentiel de développement est donc énorme.
3. Situation actuelle
Le 6 novembre 2021, le lancement du nouveau produit de Zenshi Technology a eu lieu dans la zone d'exposition des biens de consommation de la Foire, et un diamant synthétique CVD de 16,42 carats 'MagicPrincess' a fait ses débuts dans le monde.
Les diamants CVD n'ont commencé à entrer sur le marché de la bijouterie que progressivement en 2013. En raison de la limitation des conditions techniques, les diamants bruts cultivés par la méthode CVD n'étaient généralement pas assez épais, de sorte que le poids du CVD était principalement compris entre 0,3 carat et 0,70 carat à cette époque. .
Le Diamants CVD produit par ApolloDiamond (0,27 - 0,62 carats) a montré une couleur rose intense comparable aux meilleurs roses naturels.En 2015, avec la percée technologique du CVD, il a atteint 5,19 carats, mais avec une clarté légèrement inférieure et une note de couleur de couleur j, clarté VS2 .Avec le développement de la technologie CVD, le poids en carats des diamants CVD est devenu plus important et, en 2018, la société américaine de diamants CVD WashingtonDiamond a déjà porté son record de poids à 9,04 carats, mais la qualité de ce diamant est encore limitée. par sa couleur et sa clarté, à l couleur VS2 clarté.(Superhard Materials, General 02, 2021, 16--17 (diamants cultivés en laboratoire) Les diamants naturels sont des ressources non renouvelables, formées à une profondeur de plus de 100 km sous la surface de la terre, puis remontant à la surface avec des activités géologiques telles que comme des éruptions volcaniques. La température et la pression élevées dans le manteau terrestre provoquent la cristallisation des éléments de carbone pour former des diamants, s'enveloppant parfois dans la poussière environnante ou les impuretés liquides, faisant des diamants naturels dix The NewDiamond
La société de culture de diamants NewDiamondTechnology à Saint-Pétersbourg, en Russie, a produit un diamant de 129,47 carats mesurant 29,5x29,5x29,5.Le diamant synthétique de 129,47 carats a établi un autre record du monde en prenant environ 400 heures pour le cultiver, soit un taux de 65 mg/heure.La société estime que c'est le signe d'un grand bond en avant pour le futur marché des diamants de laboratoire à gros grains.De plus, à mesure que le développement continue de progresser et que l'équipement est mis à jour, le coût de fabrication des diamants bruts cultivés en laboratoire continuera de baisser.
NewDiamondTechnology a été fondée en 2014 dans le but de produire en masse des diamants monocristallins de la plus haute qualité.Il a envoyé des ondes de choc dans toute l'industrie en 2018 avec un diamant fabriqué par l'homme pesant 103,5 carats.
L'industrie du diamant artificiel a connu un développement rapide ces dernières années, et les gens sont passés du scepticisme et du rejet initiaux à l'acceptation et au soutien, qui est imbibé de la sueur d'un grand nombre de praticiens.
Le diamant de haute qualité, après coupe, meulage et polissage, est transformé en bijoux en diamants. Il a les attributs de la visualisation et de la dégustation décoratives, de l'investissement financier et de l'héritage culturel.La maturité de la technologie de préparation des diamants synthétiques de grande taille a ouvert un nouveau marché pour l'industrie de la joaillerie - le diamant synthétique.
La percée de la technologie clé du SCD de grande taille et de haute qualité, accompagnée d'une sensibilisation accrue des consommateurs et de l'acceptation des diamants cultivés en laboratoire, peut efficacement atténuer le problème actuel de la dépendance à 100 % des importations de diamants naturels sur le marché national de la joaillerie.Par rapport aux diamants naturels, la caractéristique la plus importante des diamants cultivés en laboratoire est leur production illimitée et leur prix bas.Ces dernières années, à mesure que la technologie progresse, le rendement et la qualité des diamants cultivés en laboratoire se sont considérablement améliorés, tandis que le coût a encore diminué.
Les diamants naturels se forment généralement sur des milliards d'années, à environ 50 kilomètres de profondeur dans la Terre, où il y a une haute pression et des températures de plus de 1 000 degrés Celsius, a déclaré Bradby de l'École de physique et de recherche de l'ANU.Une équipe internationale de scientifiques a créé des diamants en laboratoire en quelques minutes à température ambiante.Considérés comme un symbole de statut, de richesse et de romance, les diamants ont commencé à perdre ces mystères ces dernières années à mesure que les scientifiques en apprenaient davantage à leur sujet.Le diamant industriel a un large éventail de domaines d'application, des perspectives de développement prometteuses et une demande en croissance constante. niveau submicronique.
La croissance constante de la demande de diamants industriels provient principalement du domaine de la transformation traditionnelle et du domaine de la fabrication de pointe principalement dans les nouvelles énergies photovoltaïques et les applications des semi-conducteurs de troisième génération.La demande de diamants industriels devrait croître régulièrement à partir des domaines de traitement traditionnels et des domaines de fabrication de pointe, principalement à partir des nouvelles applications photovoltaïques et des semi-conducteurs de troisième génération.Le marché mondial du diamant industriel devrait atteindre 8,027 milliards de dollars d'ici 2025, avec un taux de croissance annuel composé de 7,53 %.Le marché mondial du diamant industriel devrait atteindre 8,027 milliards de dollars d'ici 2025, avec un taux de croissance annuel composé de 7,53 %.Le marché du diamant industriel en Chine atteindra 7,225 milliards de RMB, dont 4,613 milliards de RMB pour le monocristal de diamant et 2,612 milliards de RMB pour la poudre de diamant.
La demande de diamants industriels dans les domaines de traitement traditionnels continuera de croître régulièrement à long terme.
Matériaux de construction et pierre : En tant que l'une des principales industries en Chine, l'industrie immobilière a vu ses investissements passer de 6 200 milliards de yuans en 2011 à 14 100 milliards de yuans en 2020, maintenant un taux de croissance élevé pendant longtemps.
(2) Exploration et extraction : les avantages matériels et techniques du monocristal de diamant sont importants dans l'exploration et l'extraction, et son application dans le forage de trous profonds sera encore améliorée à l'avenir, et la quantité et la difficulté de l'extraction minérale stimuleront la demande croissante. de monocristal de diamant.
Fabrication de machines : Diamant synthétique est une matière première indispensable pour les outils de coupe dans l'industrie de la fabrication de machines, et les outils de coupe représentent 90% du processus d'usinage total.Selon QYResearch, la taille du marché des outils de coupe atteindra 199,9 milliards de yuans en 2026, avec un taux de croissance annuel composé de 3,91 %.Le domaine de la fabrication avancée de nouvelles énergies photovoltaïques et la troisième génération d'applications à l'échelle des semi-conducteurs engendreront une demande émergente.
Nouvelle énergie photovoltaïque : avec la percée de la technologie de coupe de la scie à fil diamanté depuis 2017 et la baisse rapide des coûts, la micro poudre de diamant a été largement utilisée dans le domaine de la coupe des matériaux photovoltaïques en silicium monocristallin et en polysilicium, remplaçant efficacement le mortier traditionnel et le mortier en carbure de silicium. .Selon l'estimation de CPIA, de 2021 à 2025, la nouvelle installation photovoltaïque mondiale passera de 170 GW à 330 GW, selon le calcul du fil diamanté 37,50 millions de km/GW et le rapport de capacité 1,32, la demande mondiale de plaquettes de silicium atteindra 436 GW et le fil diamanté la demande atteindra 163,35 millions de km en 2025, avec un taux de croissance annuel composé de 23,90 %.
Semi-conducteurs de troisième génération : les semi-conducteurs de troisième génération sont largement utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, le transport à grande vitesse, les communications 5G et d'autres domaines, et la dureté des matériaux en carbure de silicium est élevée.La dureté du matériau en carbure de silicium est si élevée qu'il doit être traité avec de la poudre de diamant ou des produits connexes dans plusieurs processus de production, tels que la coupe du cristal, le meulage des tranches et le polissage des tranches.Selon CASA Research, le marché automobile international du carbure de silicium devrait croître à un taux de croissance annuel composé de 38 % et dépasser les 10 milliards de dollars d'ici 2025.
Les diamants naturels et les diamants cultivés en laboratoire peuvent-ils coexister à l'avenir ?
Alors que les gisements de diamants s'épuisent, les diamants cultivés en laboratoire compensent la pénurie de diamants naturels.
D'un point de vue scientifique, il n'y a pas de différence entre les diamants cultivés en laboratoire et les diamants naturels, les deux sont composés de carbone, les deux ont une dureté de 10 sur l'échelle de Mohs et les deux ont les mêmes propriétés physiques et chimiques.Il n'y a pas de différence dans les propriétés physiques et la composition chimique, mais la chose la plus critique est la perception du consommateur.
Les diamants cultivés en laboratoire se sont développés à un rythme extrêmement impressionnant au cours des deux dernières années, non seulement parce que le prix lui-même est bien inférieur à celui des diamants naturels, mais aussi en raison de la montée en puissance d'une nouvelle génération de consommateurs et de l'évolution de la prise de conscience.
Le principal attrait des diamants cultivés en laboratoire pour les consommateurs est le prix bas, la possibilité d'acheter un diamant plus gros pour le même prix ou même un prix inférieur, et le marché actuel des diamants cultivés en laboratoire est actuellement évalué à environ 60% des diamants naturels et sera encore plus bas à l'avenir. Pour les bijoutiers et les détaillants de bijoux, ou sur la base de l'attrait élevé des diamants cultivés en laboratoire.
Quatre-vingt-quinze pour cent des bijoutiers interrogés par MVI pensent que l'exploitation de diamants cultivés en laboratoire est plus rentable.Parmi ceux-ci, 78 % des bijoutiers estiment que le commerce de diamants cultivés en laboratoire est de 16 % à 40 % plus rentable que le commerce de diamants naturels.
L'essor accéléré des diamants cultivés en laboratoire et le large éventail d'applications industrielles des diamants.En tant que choix émergent pour la consommation de diamants, les diamants cultivés en laboratoire présentent des avantages évidents en termes de qualité, de coût, de protection de l'environnement et de technologie, et ont une large perspective de marché, attirant De plus en plus de producteurs de diamants nationaux et étrangers prêtent attention et organisent la production.
De 2018 à 2020, la production mondiale de diamants cultivés en laboratoire passera de 1,5 million de carats à 7 millions de carats.Selon les données prévisionnelles de Bain & Company, la taille du marché mondial des diamants de laboratoire La taille du marché mondial des diamants de laboratoire passera de 16,7 milliards de yuans en 2020 à 36,8 milliards de yuans, dont la taille du marché des diamants de laboratoire en Chine augmentera de 8,3 milliards de yuans La taille du marché chinois des diamants artificiels passera de 8,3 milliards de dollars à 29,5 milliards de dollars.
Le développement rapide de l'industrie du diamant artificiel est principalement motivé par les facteurs suivants.
(1) le resserrement de l'offre de diamants naturels.À l'heure actuelle, les producteurs mondiaux de diamants naturels sont principalement la Russie, l'Australie et le Congo, etc., par la géopolitique, les normes d'évaluation ESG, l'exploration minière et d'autres facteurs, le marché du diamant naturel sera confronté à un déficit d'approvisionnement à moyen et long terme.
(2) L'espace de consommation des produits diamantés est énorme.Selon les statistiques de De Beers, en 2020, la consommation de diamants par habitant aux États-Unis et au Japon était de 105,60 $ et 40,07 $, tandis que la Chine et l'Inde consommaient par habitant seulement 4,96 $ et 2,95 $.À l'avenir, la consommation supplémentaire de la Chine, de l'Inde et d'autres marchés émergents devrait ouvrir davantage l'espace mondial de vente au détail de diamants.
(3) La reconnaissance par les consommateurs des diamants cultivés en laboratoire augmente progressivement.Selon les données de recherche du cabinet de conseil MVEye, d'ici 2020, la sensibilisation des consommateurs américains aux diamants cultivés en laboratoire est passée de 58 % à 80 % en 2018, tandis que la sensibilisation des consommateurs aux marques de diamants fabriqués par l'homme est également passée de 49 % à 69 %.Actuellement, les bijoutiers traditionnels tels que De Beers, Swarovski et Pandora, ainsi que les bijoutiers émergents tels que DiamondFoundry et Light Mark, lancent des marques de diamants fabriqués par l'homme pour guider de manière proactive les habitudes des consommateurs.De plus, catalysée par l'épidémie mondiale, une plus grande reconnaissance des produits rentables ainsi que la poursuite de leur propre plaisir sont devenues une nouvelle tendance de consommation.Poussée par divers facteurs, la reconnaissance des consommateurs pour les diamants cultivés en laboratoire augmentera à l'avenir.
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