众所周知,激光的核心是需要极高能量密度,在这个过程当中,设备就会有大量的热源,因为金刚石的特殊物理性质,所以在医疗激光上面的应用会有很大优势,而且稳定性及安全性也是在医疗激光当中很重要的点,所以金刚石在医疗激光上面未来肯定有它的“亮点”所在。

医疗激光设备对核心材料的光学传输效率、热稳定性、生物相容性和机械强度均有极高要求,而金刚石恰好具备全方位的性能优势:
1. 超高光学透明度:在紫外至红外的宽光谱范围内,金刚石的光学透过率高达 80%-95%,尤其对医疗激光常用的近红外波段(如 1064nm、1319nm)和紫外波段(如 266nm)几乎无吸收损耗,能最大程度减少激光能量衰减,确保治疗精度。
2. 极致热导率:金刚石的热导率可达 2000-2500 W/(m・K),是铜的 5 倍、蓝宝石的 10 倍以上,能快速传导激光作用时产生的局部高温,避免材料自身热变形或烧毁,同时减少热量向周围生物组织扩散,降低术后损伤风险。
3. 优异生物相容性:金刚石化学性质稳定,不与人体组织、体液发生反应,无细胞毒性,且表面易通过改性处理实现生物惰性或特异性吸附,避免植入式应用时引发免疫排斥或炎症反应。
4. 超高机械强度:金刚石的莫氏硬度为 10,抗压强度和耐磨性极强,能耐受医疗激光设备的高频振动、高压消毒(如高温蒸汽灭菌)等严苛使用环境,显著延长器件使用寿命。
5. 抗腐蚀与耐辐照性:金刚石对酸碱、有机溶剂等具有极强的抗腐蚀性,同时能耐受激光长期辐照而不发生性能退化,适用于高功率医疗激光系统的长期稳定运行。
(一)激光手术器械核心组件
1. 激光手术刀导光部件:传统激光手术刀的导光纤维易因高温老化、磨损断裂,而金刚石制成的导光棒、导光窗口能通过高光学透过率和高热导率,实现激光能量的高效传输和快速散热,尤其适用于高功率激光肿瘤消融、肝胆外科微创切除等手术,减少手术中能量损耗和器械故障风险。
2. 激光聚焦透镜与反射镜:在眼科白内障超声乳化手术、屈光矫正手术(如飞秒激光近视手术)中,金刚石聚焦透镜能将激光束精准聚焦到微米级光斑,同时快速散除聚焦点产生的热量,避免角膜或晶状体组织热损伤;金刚石反射镜则凭借高反射率和抗磨损性,确保激光光路的稳定性,提升手术精度
(二)皮肤科与牙科激光治疗器件
1. 皮肤科激光治疗:在激光祛斑、脱毛、疤痕修复等领域,高功率激光易导致治疗头表面过热,影响治疗效果。金刚石制成的光学窗口能高效散热,同时保持激光束均匀输出,尤其适用于超皮秒激光、点阵激光等高端设备,提升治疗的安全性和舒适度。
2. 牙科激光切削探针:牙科激光常用于牙体预备、龋齿治疗、牙周病修复,金刚石涂层的激光探针能凭借高硬度和耐磨性,在接触牙齿硬组织时保持探针形状稳定,同时通过高热导率快速散除切削产生的热量,避免损伤牙本质和牙髓神经。
(三)植入式激光治疗器件
在肿瘤内照射治疗、慢性疼痛激光理疗等领域,植入式激光器件需要长期在人体内工作。金刚石封装的微型激光发射器能通过生物相容性外壳保护内部核心元件,同时实现激光能量的精准传导,避免体液腐蚀或组织反应,适用于前列腺癌、胰腺癌等深部肿瘤的微创治疗。
(四)激光医疗设备散热与防护部件
高功率医疗激光发生器、谐振腔等核心部件运行时会产生大量热量,金刚石散热片、散热基板能通过极致热导率快速导出热量,维持设备工作温度稳定,避免激光输出功率波动;此外,金刚石薄膜制成的防护窗口能阻挡医疗环境中的灰尘、体液等污染物侵蚀激光核心器件,同时不影响激光传输。
未来,金刚石在医疗激光领域的应用将向更精准、更微型化、更智能化的方向发展:在眼科治疗中,金刚石微透镜将助力超短脉冲激光实现细胞级精准治疗;在肿瘤治疗中,金刚石封装的靶向激光器件将实现肿瘤的精准靶向消融;在微创外科中,集成金刚石导光、散热、传感功能的一体化器械将进一步提升手术的精准度和安全性。
金刚石凭借其独特的光学、热学、机械和生物相容性优势,已成为医疗激光技术升级的核心材料支撑。
随着合成技术和加工工艺的不断突破,金刚石在医疗激光领域的应用场景将持续拓展,不仅能推动医疗激光设备的性能革新,更能为临床治疗提供更安全、更高效、更精准的解决方案,为全球医疗健康事业的发展注入新的动力。
化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业,核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂、氮掺杂)和金刚石复合材料等,引领金刚石及新一代材料革新,赋能高端工业化应用,公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。