In der Kristallographie wird die Diamantstruktur auch als Diamant -Kubikkristallstruktur bezeichnet, die durch die kovalente Bindung von Kohlenstoffatomen gebildet wird. Viele der extremen Eigenschaften von Diamant sind das direkte Ergebnis der sp³ kovalenten Bindungsstärke, die eine starre Struktur und eine kleine Anzahl von Kohlenstoffatomen bildet. Metall leitet Wärme durch freie Elektronen und seine hohe thermische Leitfähigkeit ist mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit verbunden. Im Gegensatz dazu wird die Wärmeleitung im Diamanten nur durch Gittervibrationen (dh Phononen) erreicht. Die extrem starken kovalenten Bindungen zwischen Diamantatomen lassen das starren Kristallgitter eine hohe Schwingungsfrequenz aufweisen, sodass seine Debye -charakteristische Temperatur bis zu 2.220 K beträgt.

Da die meisten Anwendungen viel niedriger sind als die Debye -Temperatur, ist die Phononstreuung gering, so dass der Wärmeleitungswiderstand mit dem Phonon als Medium extrem klein ist. Jeder Gitterdefekt erzeugt jedoch Phononstreuung, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verringert wird, was ein inhärentes Merkmal aller Kristallmaterialien ist. Defekte in Diamanten umfassen normalerweise Punktdefekte wie schwerere ˡ³C -Isotope, Stickstoffverunreinigungen und Leerstellen, erweiterte Defekte wie Stapelfehler und Versetzungen sowie 2D -Defekte wie Korngrenzen.

Der Diamantkristall hat eine regelmäßige tetraedrische Struktur, in der alle 4 einzigen Paar Kohlenstoffatome kovalente Bindungen bilden können, sodass es keine freien Elektronen gibt, sodass Diamond keinen Strom leiten kann.

Darüber hinaus sind die Kohlenstoffatome im Diamanten durch vier Valentbindungen verbunden. Da die CC-Bindung im Diamanten sehr stark ist, beteiligen sich alle Valenzelektronen an der Bildung kovalenter Bindungen und bilden eine pyramidenförmige Kristallstruktur, sodass die Härte des Diamanten sehr hoch ist und der Schmelzpunkt hoch ist. Und diese Struktur von Diamond lässt es auch nur sehr wenige Lichtbänder absorbieren, der größte Teil des auf dem Diamant bestrahlten Lichts wird reflektiert. Obwohl sie sehr hart ist, sieht sie transparent aus.

Gegenwärtig sind die beliebteren Materialien der Wärmedissipation hauptsächlich Mitglieder der Nano-Kohlenstoffmaterialfamilie, einschließlichNanodiamond, Nano-Graphen, Graphenflocken, flockenförmige Nano-Graphitpulver und Kohlenstoffnanoröhren. Natürliche Graphit-Wärmedissipationsfilmprodukte sind jedoch dicker und weisen eine geringe thermische Leitfähigkeit auf, was schwierig ist, die Anforderungen an die Wärmeableitungen für zukünftige Geräte mit hoher Leistung mit hoher Integration zu erfüllen. Gleichzeitig entspricht es nicht die Hochleistungsanforderungen der Menschen für ultraleuchte und dünne, lange Akkulaufzeiten. Daher ist es äußerst wichtig, neue superthermische leitfähige Materialien zu finden. Dies erfordert, dass solche Materialien eine extrem niedrige thermische Expansionsrate, die ultrahoch thermische Leitfähigkeit und die Leichtigkeit aufweisen. Kohlenstoffmaterialien wie Diamant und Graphen erfüllen nur die Anforderungen. Sie haben eine hohe thermische Leitfähigkeit. Ihre Verbundmaterialien sind eine Art Wärmeleitungs- und Wärmeableitungsmaterialien mit großem Anwendungspotential und sind im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit geworden.

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