金剛石的核心特性物理特性。硬度最高:絕對硬度達10000-2500,是自然界已知最硬物質,其晶體結構中碳原子以SP³雜化軌道形成穩定四面體結構。1.高熱導性:導熱係數約2200W/(m·K),是銅的5倍,可有效用於散熱材料。2.高熔點:熔點達3550℃,高溫下仍保持穩定性。1.化學特性。化學性質穩定,耐強酸強鹼腐蝕,但在純氧中燃點為720-800℃。2.光學特性。折射率2.417,色散值0.044,可折射出多色光,呈現璀璨金剛光澤。
主要應用領域
傳統工業用途。
1.切割與研磨工具:用於製造金剛石鋸片、鑽頭,適用於石材、金屬等堅硬材料加工,壽命為硬質合金的100倍。
2.精密加工:打磨光學鏡片等高精度部件,確保表面平整度達納米級。珠寶首飾。經過切割的金剛石(即鑽石)因其稀有性與光學特性,廣泛用於戒指、項鏈等奢侈品。
高科高科技領域。
1.半導體材料:作為第四代半導體,具有超寬禁帶(5.5eV)、高載流子遷移率,適用於高溫、高頻大功率器件,可提升功率密度3倍。
2.量子技術:NV色心金剛石在量子精密測量中用於磁場、溫度檢測,精度達原子級別。
3.航空航太:用於製造高速飛行器部件,耐受極端溫度與壓力。
製備技術進展。
1.HPHT法:高溫高壓法合成工業級金剛石,顆粒可達0.1-5克拉。
2.CVD法:化學氣相沉積法可生產大尺寸、高純度金剛石薄膜,應用於電子器件散熱與光學元件。