“聚焦日本”是日本政府公共關系辦公室開辦的宣傳欄目，旨在向全球介紹日本針對各種全球問題提出的尖端解決方案。該欄目在7月向業(yè)界推薦了TDC公司——該公司擁有能夠?qū)θ魏尾牧稀⑷魏涡螤钸M行1納米以下精密拋光的技術，該技術已被國內(nèi)外的航天項目采用，例如NASA的氣球計劃、在南極洲觀測宇宙微波背景輻射（CMB）的BICEP3望遠鏡以及登陸近地小行星的JAXA的隼鳥2號等等。這樣的超高精度拋光能力是如何達成的呢？ 

“如果您已經(jīng)被其他公司拒絕，那就來找我們試試吧”，這是TDC的標準業(yè)務開場。“在拋光裝置中安裝的拋光盤與被拋光材料之間，注入由磨粒（用于切割、研磨、拋光等的粉末材料的總稱）和潤滑液（用于拋光時提供適度潤滑的液體的總稱）混合而成的拋光液。通過兩者的摩擦，磨粒自由漂浮在材料表面進行拋光。磨粒使用鉆石和陶瓷等材料，其尺寸非常小，達到納米級。通過被加工材料和磨粒之間發(fā)生的機械和化學作用，可以實現(xiàn)納米級拋光。”TDC向客戶介紹的基本流程也很簡單。

但如果只是這樣平平無奇，那小編就浪費了本文讀者的時間。從多方面深入了解這家公司，筆者認為他們的成功之處在于積極與科研院所等合作，并且富有成效地實施科技成果落地。

TDC員工進行拋光作業(yè)

TDC員工使用高精度測量設備在拋光后立即測量表面粗糙度

從金剛石拋光說起

2020年11月，一項由大阪大學山村一也教授課題組主導的科研項目成果在線發(fā)表于英國科學雜志《科學報告》上，題目是“20mm見方大型鑲嵌單晶金剛石基板的無損高效等離子輔助拋光”，這項研究成果使得高效、穩(wěn)定地拋光和精加工大尺寸金剛石基板成為可能。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41598-020-76430-6

金剛石的導熱率比銅高五倍，并且還具有作為半導體材料的優(yōu)異特性，因此可以用于為電動汽車和火車提供動力的稱為功率器件的功率控制元件，從而大幅降低功耗。此外，其導熱性還能節(jié)省冷卻系統(tǒng)，從而節(jié)省空間并減輕重量。盡管如此，但為了將金剛石半導體投入實際使用，還需要大而平坦的高質(zhì)量金剛石襯底。日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所利用獨立開發(fā)的微波化學氣相沉積外延生長技術可以制備世界上最大的鑲嵌單晶金剛石基材，但是CVD的生長速度根據(jù)基板上的位置不同而不同，所以基材表面粗糙度太高，需要拋光后才能使用。

使用金剛石磨粒進行拋光，速度快，但會在基體表面產(chǎn)生損傷層，甚至導致基體破裂；化學機械拋光（CMP）雖然不會造成損壞，但拋光速度極慢，不適合工業(yè)應用。山村小組開發(fā)的等離子體輔助拋光，是通過將高反應性等離子體照射到基體或拋光工具表面，對表面進行改性或活化，從而提高拋光效率的技術。這次，小組通過在用氬基氧等離子體照射表面的同時旋轉(zhuǎn)石英玻璃基板(拋光工具)，并將也旋轉(zhuǎn)的金剛石基板壓在石英玻璃基板上來進行拋光，速度比其他化學拋光方法高10至100倍，可以高效且不造成損壞地拋光使用鑲嵌法制造的大型單晶金剛石基底。

單晶金剛石基體等離子體輔助拋光前后形狀

說到這里，本次研究小組成員除了大阪大學、日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所，還有就是TDC公司。TDC也憑借本次成果在第二年榮獲第41屆精密工程技術學會獎（JSPE技術獎）。隨著技術積累和迭代升級，截至2024年，TDC已經(jīng)能夠精密拋光最大70毫米見方的金剛石晶片——單晶金剛石表面粗糙度達到Sa0.3納米以下；多晶金剛石表面粗糙度達到Sa10納米以下。

TDC特色解決方案

TDC通過開發(fā)原創(chuàng)拋光機，實現(xiàn)了最大寬度為300mm，長度超過100米的長幅箔的精密拋光（Ra1.5 nm、Rz10 nm）

TDC參與的隼鳥2號太空探索返回項目的部分樣品

超精密拋光技術實現(xiàn)INCONEL?鉻鎳鐵合金鏡面拋光

（注：這類合金以鎳為主，包含鉻、鐵、鈮和鉬）

從金屬到陶瓷和玻璃的全面拋光解決方案

Vespel是杜邦公司開發(fā)的由全芳香族聚酰亞胺樹脂粉末模制而成的超級工程塑料（可承受極限溫度）

小結(jié)

使用比材料更堅硬的工具切割和破壞材料的方法進行磨削拋光，是人類自石器時代起就掌握的基礎技能，但這會在材料表面形成損傷層，損害材料原有的優(yōu)良性能。發(fā)現(xiàn)和使用高效率和無損傷特性的創(chuàng)新拋光方法，是人類不斷追求和進步的印證。

TDC作為一家中小企業(yè)，只有100多臺研磨機、平面磨床等拋光設備，但其中約有一半是自主研發(fā)和制造。他們也不挑揀，從一件起接受訂單，承諾即使是大批量和復雜的加工也可以實現(xiàn)短交貨期。今年年初，TDC完成了第四個新工廠的建設，正在一步步成長為行業(yè)領軍企業(yè)。

粉體圈 啟東