中國首口超萬米科探井創(chuàng)亞洲紀(jì)錄背后的超硬材料突圍戰(zhàn)——中國“地下珠峰”登頂

剛?cè)岵��?jì)，上天入地！放心，這不是什么炫酷的雜技表演，這是一項(xiàng)“硬”科技...

2月20日，中國首口超萬米科探井——深地塔科1井在地下10910米勝利完鉆，成為亞洲*、世界第二垂深井并先后創(chuàng)造了全球尾管固井“*深”、全球電纜成像測井“*深”、全球陸上鉆井突破萬米“*快”、亞洲直井鉆探“*深”、亞洲陸上取芯“*深”等五大工程紀(jì)錄。這是我國繼“深空”“深�！敝�后，在“深地”領(lǐng)域取得又一重大進(jìn)展。

攻克萬米難，絕非一家獨(dú)角戲。這一成就不僅標(biāo)志著我國深地勘探技術(shù)邁入國際前列，更揭示了超硬材料在高端裝備與能源安全中的核心作用。從牙輪鉆頭到國產(chǎn)聚晶金剛石復(fù)合片（PDC）鉆頭，從政策扶持到產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，中國超硬材料產(chǎn)業(yè)正以“硬核”實(shí)力支撐國家戰(zhàn)略需求。

超硬材料突破：萬米深井的“破巖利器”

深地塔科1井的鉆探堪稱“地質(zhì)迷宮中的極限挑戰(zhàn)”。鉆探過程中，塔里木盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，萬米地層溫度超200℃、壓力達(dá)145MPa，全井在鉆探過程中，會遇到12套不同巖性和壓力層系的地層，傳統(tǒng)鉆頭難以應(yīng)對，需要克服超重載荷、井壁失穩(wěn)、工具失效、地層井漏等困難。尤其是萬米之下，鉆桿柔軟得像面條，常規(guī)鉆探工具、傳感器失效，地層硬度“爆表”，入井載荷高達(dá)665噸。

而我國的PDC鉆頭憑借金剛石復(fù)合片的高硬度、耐磨性和抗沖擊性，成為攻克超硬地層的“神兵利器”。"鋼鐵穿甲者"金剛石鉆頭——這是鉆探工作的“鐵齒銅牙”，采用先進(jìn)復(fù)合材料的智能切削結(jié)構(gòu)，配合動態(tài)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，在8000米超深井底以下使用的鉆頭均為國產(chǎn)PDC鉆頭，以每分鐘30米的極限速度穿透堅(jiān)硬巖層，較傳統(tǒng)鉆頭相比，其抗壓強(qiáng)度可承載“8頭10噸大象立于指甲蓋”的極端壓強(qiáng)，大大提高了鉆探效率與使用壽命。

這一技術(shù)突破背后，是超硬材料產(chǎn)業(yè)鏈的全面升級。而這一變革的起點(diǎn)可追溯至1963年，中國*顆人造金剛石的誕生，鉆頭逐步進(jìn)入“超硬時(shí)代”。1982年，PDC（聚晶金剛石復(fù)合片）鉆頭問世，再到2025年塔里木超深井戰(zhàn)場，國產(chǎn)鉆頭正上演逆襲。PDC鉆頭采用“滾動牙輪+固定刀翼”混合破巖結(jié)構(gòu)，適應(yīng)軟硬交錯(cuò)地層，機(jī)械鉆速提升40%，頁巖鉆進(jìn)速度提升500%，中國超硬材料鉆頭技術(shù)的升級和國產(chǎn)化替代進(jìn)程近年來取得顯著突破。

中國超硬材料鉆頭技術(shù)已從“跟跑”邁入“并跑”，在萬米級超深井、智能鉆探等場景實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，未來將向更極端環(huán)境與更高性價(jià)比方向深化發(fā)展。

政策驅(qū)動：從“工業(yè)牙齒”到“高端制造脊梁”的戰(zhàn)略躍遷

超硬材料被喻為“工業(yè)牙齒”，是國家制造業(yè)升級與能源安全的關(guān)鍵支撐。近年來，國家戰(zhàn)略規(guī)劃與頂層設(shè)計(jì)紅利持續(xù)釋放。《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確將超硬材料列為戰(zhàn)略性新材料，重點(diǎn)支持其在高端制造、能源勘探、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。政策強(qiáng)調(diào)突破深海鉆探裝備、航天器耐高溫部件、深地資源開采工具等核心技術(shù)，推動超硬材料在“三深”領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》將超硬材料納入未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)方向，鼓勵(lì)其在深空探測（如衛(wèi)星光學(xué)器件、火箭發(fā)動機(jī)涂層）、深海裝備（如耐高壓傳感器、深海機(jī)器人切割工具）等前沿領(lǐng)域的研發(fā)與轉(zhuǎn)化；2024年商務(wù)部出臺的兩用物項(xiàng)出口管制政策，加大對核心技術(shù)的管控輸出，推動產(chǎn)業(yè)鏈自主創(chuàng)新，保障深海、深空領(lǐng)域關(guān)鍵材料技術(shù)的自主可控。在區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同層面，河南省依托《制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》，打造鄭南商許*超硬材料集群，形成了全球*為完整的超硬材料產(chǎn)業(yè)體系，重點(diǎn)支持培育鉆石、金剛石半導(dǎo)體等功能化材料，服務(wù)于深空通信器件、深海探測傳感器等高端需求。

中國超硬材料政策體系以“自主創(chuàng)新+產(chǎn)業(yè)協(xié)同”為核心，通過頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)集群等方面，全面覆蓋深海、深空、深地領(lǐng)域的戰(zhàn)略需求，在“三深”領(lǐng)域的應(yīng)用邊界將進(jìn)一步擴(kuò)展，助力國家搶占全球科技競爭制高點(diǎn)。

未來展望：深地經(jīng)濟(jì)與全球競爭的新賽道

深地塔科1井的完鉆，不僅打開了萬米油氣資源寶庫，更標(biāo)志著中國超硬材料產(chǎn)業(yè)步入“深地經(jīng)濟(jì)”時(shí)代。隨著《前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導(dǎo)目錄》的推進(jìn)，超硬材料在深空、深地、深海及能源安全領(lǐng)域展現(xiàn)出多維度的技術(shù)價(jià)值與應(yīng)用潛力，進(jìn)一步鞏固其在國家戰(zhàn)略資源與工業(yè)升級中的核心地位。

在深空探索領(lǐng)域，金剛石憑借其超高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和抗沖擊性，航天器防護(hù)與精密制造、高超音速飛行器與發(fā)動機(jī)發(fā)揮至關(guān)重要的作用；在深地勘探與開采領(lǐng)域，作為石油天然氣鉆探的核心工具，支撐深地礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)，其耐磨性和高溫穩(wěn)定性可提升深地鉆探效率。在深海探測領(lǐng)域，金剛石鉆齒在深海極端環(huán)境中具有極高的適應(yīng)性，耐受高壓、腐蝕環(huán)境，還可以在海洋工程與安全方面，保障深海探測器與作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)安全；而在能源安全與可持續(xù)發(fā)展方面，超硬材料在清潔能源技術(shù)中具有較強(qiáng)的可塑性和多功能化應(yīng)用。然而，挑戰(zhàn)猶存，亟需一步強(qiáng)化基礎(chǔ)研究與國產(chǎn)替代。

從“地下珠峰”登頂?shù)健?半導(dǎo)體”探索，超硬材料產(chǎn)業(yè)的崛起印證了中國制造向“大國重器”的轉(zhuǎn)型邏輯。政策引導(dǎo)、技術(shù)攻堅(jiān)與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的三重驅(qū)動下，超硬材料不僅是深地鉆探的“破巖尖刀”，更是國家搶占新材料制高點(diǎn)、保障能源安全的戰(zhàn)略基石。未來，隨著“深空”“深�！薄吧畹亍比�維戰(zhàn)略的深化，超硬材料必將在中國科技自立自強(qiáng)的征程中，書寫更璀璨的篇章。