在現代先進製造技術不斷追求高精度、高質量表麵加工的進程中，拋光工藝作為(wei) 關(guan) 鍵環節，對實現材料表麵微觀結構的精確調控和性能優(you) 化起著決(jue) 定性作用。納米金剛石拋光液，憑借納米金剛石獨特的物理化學性質，在超精密拋光領域嶄露頭角，成為(wei) 滿足眾(zhong) 多高端應用需求的核心材料。

拋光的金剛石膜

納米金剛石拋光液

金剛石拋光液按照金剛石的種類分為(wei) 單晶金剛石、聚晶金剛石以及納米金剛石研磨液。單晶金剛石的硬度更高，耐磨性也極佳，所以單晶金剛石研磨液具有良好的切削力和加工壽命。聚晶金剛石具有更多的晶棱和磨削麵，在磨削過程中會(hui) 破碎分裂成為(wei) 眾(zhong) 多更小的顆粒，因此多晶金剛石研磨液在保持良好切削力的同時，也能帶來更好的表麵加工效果，不易劃傷(shang) 工件。納米金剛石采用爆轟法製成，由於(yu) 其特殊的球形形狀和超細粒徑，能夠達到超精密和超高表麵質量的加工效果。

金剛石拋光液，圖片來源：特魯利

納米金剛石具有高硬度、體(ti) 積小、化學性能穩定的優(you) 點，符合超精拋光中磨料的要求。為(wei) 提高加工效率，越來越多研究人員開始利用納米金剛石作為(wei) 磨料。利用納米金剛石作為(wei) 磨料不僅(jin) 能提高加工效率，成本也進一步降低，廣泛用於(yu) 硬質材料的超精密拋光過程，可使被拋表麵粗糙度低於(yu) 0.2nm。

納米金剛石拋光液由金剛石微粉（磨料）、複合分散劑和分散介質組成，配方多樣化，適用性強，廣泛用於(yu) 硬質材料的研磨和拋光。

納米金剛石分散機理

納米金剛石由於(yu) 比表麵積大、比表麵能高，處於(yu) 熱力學不穩定狀態，顆粒間極易發生團聚、分散性差。目前一般會(hui) 通過以下三種機理實現納米金剛石拋光液中的磨料的有效分散：

（1）靜電位阻

靜電位阻主要指雙電層理論。粒子表麵由於(yu) 帶正電荷或負電荷，其外部由於(yu) 電性吸引，會(hui) 形成一個(ge) 負離子層或正離子層，合成雙電層。可以通過等離子體(ti) 處理和使用添加劑的方法，對納米金剛石表麵進行改性，改變顆粒表麵電位，獲得穩定存在的納米金剛石懸浮液體(ti) 係。

顆粒形成靜電位阻示意圖

（2）空間位阻

空間位阻是指納米金剛石顆粒之間由於(yu) 表麵活性劑的存在而形成空間阻隔的作用。以水係體(ti) 係為(wei) 例，表麵活性劑在納米金剛石表麵會(hui) 形成指向水相的親(qin) 水基團和指向納米金剛石的親(qin) 油基團的定向排列，使納米金剛石表麵幾乎不與(yu) 水相接觸。在空間上，對納米金剛石之間實現了一種空間阻隔作用，減少了分子間的相對作用力。

水介質中的表麵活性劑在納米金剛石表麵吸附示意圖

（3）空間-靜電位阻

空間-靜電位阻指空間位阻與(yu) 靜電位阻的協同作用，即在空間上對納米粒子形成一定的空間阻隔作用，同時粒子之間還存在一定的電斥力。兩(liang) 者的協同作用將更有利於(yu) 納米金剛石粒子在液相中的穩定分散。

油性介質中的表麵活性劑在納米金剛石表麵吸附示意圖

納米金剛石分散方法

要想實現納米金剛石拋光液中磨料粒徑的可控，要對納米金剛石顆粒間的團聚進行破壞，實現納米金剛石的分散。主要通過物理分散法與(yu) 化學分散法對納米顆粒進行分散。

（1）物理分散法

主要有機械分散法和超聲分散法。機械分散法通過對納米金剛石團聚的大顆粒進行破壞，從(cong) 而進行分散，常用的如研磨分散、膠體(ti) 磨分散、球磨分散等。單獨依靠機械分散很難使納米金剛石達到穩定分散，因此機械分散法常常與(yu) 其他分散方法聯用，以達到較好分散的效果。超聲分散是利用液體(ti) 中空化氣泡的形成、生長和急劇崩潰，來對顆粒進行打散，破壞顆粒的硬團聚。

（2）化學分散法

化學分散法主要分為(wei) 分散劑分散法和化學改性分散法。分散劑分散主要是通過改變粒子表麵來對其進行分散的方法。化學改性分散法通過對納米金剛石表麵基團進行改性，增加納米金剛石表麵的基團，或對納米金剛石表麵基團進行修改，以此來改善納米金剛石在介質中的電位分布，達到改善分散性的目的。

納米金剛石拋光液應用

納米金剛石拋光液以其優(you) 異的性能廣泛應用於(yu) 半導體(ti) 矽片拋光、計算機硬盤基片拋光、計算機磁頭拋光、光纖連接器拋光、精密陶瓷、人造晶體(ti) 、硬質合金、寶石拋光等領域。

半導體(ti) 矽片拋光：半導體(ti) 行業(ye) 的主要職能之一是芯片設計，芯片是半導體(ti) 技術的核心產(chan) 品，包括集成電路和微處理器等。而製成半導體(ti) 芯片的基礎材料就是超光滑?大尺寸平麵化的基片材料?因此，在半導體(ti) 芯片製造過程中，拋光研磨是極其重要的關(guan) 鍵步驟，直接影響著晶圓表麵的平整度。

計算機硬盤基片拋光：硬盤基片的光滑度直接影響存儲(chu) 密度和磁頭飛行高度的穩定性。通過使用納米金剛石拋光液，可以將硬盤基片表麵粗糙度控製在1nm以下，使其滿足高存儲(chu) 密度硬盤的需求。

計算機磁頭拋光：磁頭在硬盤係統中的工作條件極為(wei) 苛刻，特別是隨著存儲(chu) 密度的增加，磁頭的飛行高度進一步降低至亞(ya) 納米級別。通過使用納米金剛石拋光液，能夠實現對磁頭表麵的精密加工，減少表麵粗糙度，提升磁頭的工作穩定性。

光纖連接器拋光：光纖連接器在光通信和光纖傳(chuan) 輸係統中要求極高的幾何精度和表麵質量。納米金剛石拋光液能夠有效減少光纖端麵的粗糙度，提高光纖的信號傳(chuan) 輸效率，應用於(yu) 大量光纖通信設備製造商中。