V krystalografii se diamantová struktura nazývá také diamantová kubická krystalová struktura, která vzniká kovalentní vazbou atomů uhlíku.Mnohé z extrémních vlastností diamantu jsou přímým důsledkem pevnosti kovalentní vazby sp³, která tvoří tuhou strukturu a malý počet atomů uhlíku.Kov vede teplo volnými elektrony a jeho vysoká tepelná vodivost je spojena s vysokou elektrickou vodivostí.Naproti tomu vedení tepla v diamantu je dosaženo pouze vibracemi mřížky (tj. fonony).Extrémně silné kovalentní vazby mezi atomy diamantu způsobují, že tuhá krystalová mřížka má vysokou frekvenci vibrací, takže její charakteristická teplota Debye je až 2 220 K.

Protože většina aplikací je mnohem nižší než teplota Debye, rozptyl fononu je malý, takže odpor vedení tepla fononem jako médiem je extrémně malý.Ale jakákoliv vada mřížky způsobí rozptyl fononů, čímž se sníží tepelná vodivost, což je vlastní charakteristika všech krystalových materiálů.Defekty diamantu obvykle zahrnují bodové defekty, jako jsou těžší izotopy ˡ³C, dusíkaté nečistoty a prázdná místa, rozšířené defekty, jako jsou stohovací chyby a dislokace, a 2D defekty, jako jsou hranice zrn.

Diamantový krystal má pravidelnou čtyřstěnnou strukturu, ve které všechny 4 osamocené páry uhlíkových atomů mohou tvořit kovalentní vazby, takže zde nejsou žádné volné elektrony, takže diamant nemůže vést elektřinu.

Atomy uhlíku v diamantu jsou navíc spojeny čtyřmocnými vazbami.Vzhledem k tomu, že vazba CC v diamantu je velmi silná, všechny valenční elektrony se podílejí na tvorbě kovalentních vazeb a vytvářejí krystalickou strukturu ve tvaru pyramidy, takže tvrdost diamantu je velmi vysoká a bod tání je vysoký.A tato struktura diamantu také způsobuje, že absorbuje velmi málo světelných pásů, většina světla ozářeného na diamant se odráží ven, takže ačkoli je velmi tvrdý, vypadá průhledně.

V současnosti jsou populárnějšími materiály pro odvod tepla především členové rodiny nano-uhlíkových materiálů, včetněnanodiamant, nano-grafen, grafenové vločky, nano-grafitový prášek ve tvaru vloček a uhlíkové nanotrubice.Produkty s přírodním grafitovým filmem pro odvod tepla jsou však tlustší a mají nízkou tepelnou vodivost, což je obtížné splnit požadavky na odvod tepla budoucích vysoce výkonných zařízení s vysokou hustotou integrace.Zároveň nesplňuje požadavky lidí na vysoký výkon na ultralehkou a tenkou, dlouhou výdrž baterie.Proto je nesmírně důležité najít nové supertepelně vodivé materiály.To vyžaduje, aby tyto materiály měly extrémně nízkou rychlost tepelné roztažnosti, ultra vysokou tepelnou vodivost a lehkost.Uhlíkové materiály jako diamant a grafen jen splňují požadavky.Mají vysokou tepelnou vodivost.Jejich kompozitní materiály jsou druhem materiálů pro vedení a odvod tepla s velkým aplikačním potenciálem a staly se středem pozornosti.

Pokud byste se chtěli dozvědět více o našich nanodiamantech, neváhejte kontaktovat naše zaměstnance.