Aplicaciones de diamantes con diferentes estructuras cristalinas.
Un diamante natural requiere que los átomos de carbono nazcan a una profundidad de 150 a 200 kilómetros bajo tierra y se sometan a cientos de millones de años de altas temperaturas y presiones. Para aparecer ante la gente, debe seguir siendo traído a la superficie de la tierra por movimientos geológicos a lo largo del tiempo. , se puede decir que es muy escaso. Entonces, al simular las condiciones de cristalización y el entorno de crecimiento de los diamantes naturales, las personas utilizaron métodos científicos para sintetizar diamantes artificiales que también tienen excelentes propiedades como súper dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión, acortando el tiempo de síntesis de los diamantes a más de diez días o incluso unos días. Los diamantes sintéticos se dividen en monocristales y policristales. Cada uno de ellos tiene estructuras y características cristalinas únicas, lo que los hace diferentes en sus aplicaciones.
1. Diamante monocristalino
El diamante monocristalino es un cristal unido por enlaces covalentes con saturación y direccionalidad. Es el tipo más común de cristal de diamante. Las partículas dentro del cristal están dispuestas de forma regular y sincrónica en un espacio tridimensional, con pocos defectos. , sin restricciones en los límites de grano, por lo que tiene ventajas sobresalientes en conductividad térmica, dureza, transmitancia de luz y propiedades eléctricas.
Aplicaciones de conducción térmica
La conductividad térmica del diamante proviene básicamente de la propagación de las vibraciones de los átomos de carbono (es decir, los fonones). Los elementos impuros, las dislocaciones, las grietas y otros defectos cristalinos del diamante, los catalizadores metálicos residuales, la orientación de la red y otros factores chocarán con los fonones. Se dispersa, limitando así el camino libre medio de los fonones y reduciendo la conductividad térmica. El diamante monocristalino tiene una estructura reticular muy ordenada, lo que hace que casi no se vea afectado por la dispersión de los límites de grano. Por tanto, tiene una conductividad térmica de hasta 2200 W/(m·K).
Aplicaciones ópticas
El diamante monocristalino de alta calidad preparado mediante el método CVD puede ser completamente incoloro y transparente, casi sin impurezas. Su estructura cristalina altamente ordenada también evita que la luz sea interferida por irregularidades estructurales cuando se propaga en el cristal, lo que muestra un rendimiento óptico más excelente.
Aplicaciones de corte
La microdureza de las herramientas de diamante monocristalino es de hasta 10000HV, por lo que tiene buena resistencia al desgaste. Dado que el filo del diamante monocristal puede alcanzar rectitud y nitidez a nivel atómico, el filo perfecto se puede copiar directamente en la pieza de trabajo durante el corte para producir una superficie de espejo con un acabado extremadamente suave, lo que garantiza una precisión dimensional extremadamente alta. , y puede mantener la vida útil de la herramienta y un rendimiento estable bajo cortes de alta velocidad y cargas pesadas. Es adecuado para cortes ultrafinos y mecanizados de ultraprecisión.
Rectificado y pulido
El diamante monocristalino tiene una buena dispersión y una mayor tasa de utilización de las esquinas afiladas. Por lo tanto, cuando se prepara en un líquido de molienda, la concentración es mucho menor que la del diamante policristalino y su rentabilidad es relativamente alta.
2. Diamante policristalino
La estructura del diamante policristalino se compone de muchas partículas diminutas de tamaño nanométrico unidas a través de enlaces insaturados, lo que es muy similar al diamante negro natural (diamante policristalino natural con negro o gris oscuro como color principal).
campo semiconductor
Como materiales semiconductores, las direcciones de aplicación de los materiales policristalinos de diamante y monocristalinos son bastante diferentes. Las propiedades ópticas y eléctricas del diamante policristalino no son tan buenas como las del diamante monocristalino. La aplicación de películas de diamante policristalino de grado óptico y electrónico es relativamente exigente. La preparación requiere una tasa de deposición ideal y una densidad de defectos extremadamente baja o controlable.
Rectificado y pulido
Dado que no es necesario disponer los granos de diamante policristalinos, las microfracturas producidas cuando se someten a alta presión pueden limitarse a una pequeña gama de microcristales, sin grandes fracturas en el plano de escisión, y tienen buenas propiedades de autoafilado, por lo que se permiten. para ser molido durante la molienda. Y utilice una presión unitaria más alta al pulir.
Herramientas de corte
En comparación con los grandes monocristales de diamante, la estructura cristalina desordenada del diamante policristalino le confiere más resistencia al impacto y es menos probable que se agriete durante el corte.