金刚石的性质及作用 -全讯官网

金刚石俗称钻石，它以其璀璨夺目的光芒引人注目，又以其坚硬持久的特性得到恋人的青睐，更以其数量稀少而取得昂贵的价格。除此而外，金刚石还有着与众不同的独特性质，在人们的生产和生活中发挥着重要的作用。

　　1.金刚石的性质

　　1.1力学性质：

　　金刚石是最硬的天然物质，研磨硬度117000，是石英硬度（100）的1170倍，刚玉硬度（833）的140倍。

　　1.2光学性质：

　　金刚石的相对密度为3.47-3.50，各种光波，以及红外光，紫外线等，都能透过金刚石。

　　1.3电学性质：ⅰ型和ⅱa型金刚石为绝缘体，室温下电阻率为1014-1015ω。

　　1.4热学性质：金刚石具有很高的导热率，在室温下为金属铜的6倍，且导热率与其含氮量有关

　　1.5表面性质：表面具有亲油性和疏水性。金刚石由非极性的碳原子所组成，

　　对水的h 和oh-不产生吸附作用，故金刚石具疏水性。

　　化学稳定性：金刚石对任何酸都是稳定的，甚至在高温下，酸对金刚石也不显示任何作用；但在碱、含氧盐类和金属熔体中，金刚石很容易受侵蚀。

　　2.金刚石膜的应用

　　2.1 金刚石膜在机械方面的应用

　　金刚石的工业应用主要是利用其高硬度、高强度的性质，有些金刚石还要用于尖端工业和高新技术领域。金刚石膜在机械方面的应用是作刀具、模具及耐磨器件上的涂层。金刚石刀具是将金刚石厚膜用激光切割成刀尖形状焊接到刀具基体上的一种钎焊刀具，主要用于制造车刀、转头、端铣刀等，由于大面积金刚石厚膜与刀体的结合牢固，并可获得较好的表面粗糙度和极小的刃口半径，因此具有更广泛的应用前景；在精密加工和高速加工领域，金刚石厚膜刀具也显示出它独特的性能特点。[1]

　　2.2 金刚石膜在热学方面的应用

　　金刚石具有固体最高的热传导性能，热导率2000 w/m.k，远超各种金属（铜热导率397 w/m.k；银热导率429 w/m.k）。在热力学方面金刚石膜主要用于制造热沉片或散热片，作用于大功率晶体管、激光二极管等。

　　据专家估计，如果将现在使用的功率器件都换为金刚石热沉片，其输出功率立即可提高1倍。

　　2.3 金刚石膜在光学方面的应用

　　金刚石膜在光学方面的应用范围较广，金刚石是优良的红外线穿透材料，空间技术中用于人造卫星、宇宙飞船和远程导弹上的红外激光器的窗口材料。

　　可以作x-光窗口，激光、红外、电磁波窗口，也可以作某些镜头的抗反射和保护薄膜，

　　2.4 金刚石膜在声学方面的应用

　　音响设备的进步，要求扬声器有更好的音质，用以制作扬声器振动膜的材料必须满足以下三个条件：重量轻；弹性模量大；有适当的内部损失。近几十年来振动膜的材料不断更新，由最早的纸膜变成铝膜，碳纤维膜，陶瓷膜，钛膜，铍膜等，它们可使再生频带变宽，音质更好。

　　但这些材料比起金刚石来就远远不如了。金刚石膜的扬氏模量是所有材料中最高的，密度也不大，多晶的金刚石膜，其晶界正是造成内部损失的地方。所以金刚石薄膜是制作扬声器最理想的材料。

　　2.5 金刚石膜在半导体方面的应用

　　金刚石具有良好的半导体性能，具有禁带宽、迁移率高、耐高温和优良的热耗散性能。用它制成的金刚石整流器，具有体积小、功率大、耐高温等优点；制成的三极管可在600℃高温下工作；在金刚石中掺入痕量其它元素制成的半导体金刚石电阻温度计，电阻精度与温度成正比变化，测量范围在氧化气氛中为-168℃-450℃，在非氧化气氛中为-198℃-650℃。

　　2.6纳米金刚石[2]

　　纳米金刚石膜是指晶粒度小于 100 nm 的金刚石膜，晶粒在几个纳米至十几个纳米的纳米金刚石膜。

　　mems／nems是一种将微机械元件和半导体电路集成在硅芯片上的制造技术 。目前基本上使用硅来制作。其中的活动机械部件，如轴、微型齿轮 、叶片、转子等，需要承受严重的摩擦磨损。此外许多 mems和 nems系统要求在有较强腐蚀的化学环境、生物环境或生理环境中长期稳定使 用 ，显然 si 不适合于这样的应用 。纳米金刚石膜是最佳的选择：极高的硬度、强度和刚度、极低的摩擦系数，极高的表面光洁度，良好的化学惰性、极佳 的生物相容性、优良的半导体性质和相当高的热导率使其成为最理想的 mems和 nems材料 。

　　金刚石 (膜 )还具有非常好的生物相容性。掺硼金刚石膜 具有 良好 的导 电性 和 p型半 导体性 质。金刚石膜可以做葡萄糖传感器、心脏导管消融 、视网膜微芯片封装的材料。