En cristalografía, la estructura de diamante también se denomina estructura cristalina cúbica de diamante, que se forma por la unión covalente de átomos de carbono.Muchas de las propiedades extremas del diamante son el resultado directo de la fuerza del enlace covalente sp³ que forma una estructura rígida y una pequeña cantidad de átomos de carbono.El metal conduce el calor a través de electrones libres y su alta conductividad térmica está asociada con una alta conductividad eléctrica.Por el contrario, la conducción de calor en el diamante solo se logra mediante vibraciones de red (es decir, fonones).Los enlaces covalentes extremadamente fuertes entre los átomos de diamante hacen que la red cristalina rígida tenga una alta frecuencia de vibración, por lo que su temperatura característica de Debye es de hasta 2220 K.

Dado que la mayoría de las aplicaciones son mucho más bajas que la temperatura de Debye, la dispersión de fonones es pequeña, por lo que la resistencia a la conducción de calor con el fonón como medio es extremadamente pequeña.Pero cualquier defecto de red producirá dispersión de fonones, lo que reducirá la conductividad térmica, que es una característica inherente de todos los materiales de cristal.Los defectos en el diamante generalmente incluyen defectos puntuales como isótopos de ˡ³C más pesados, impurezas y vacantes de nitrógeno, defectos extendidos como fallas de apilamiento y dislocaciones y defectos 2D como límites de grano.

El cristal de diamante tiene una estructura tetraédrica regular, en la que los 4 pares solitarios de átomos de carbono pueden formar enlaces covalentes, por lo que no hay electrones libres, por lo que el diamante no puede conducir la electricidad.

Además, los átomos de carbono del diamante están unidos por enlaces tetravalentes.Debido a que el enlace CC en el diamante es muy fuerte, todos los electrones de valencia participan en la formación de enlaces covalentes, formando una estructura cristalina en forma de pirámide, por lo que la dureza del diamante es muy alta y el punto de fusión es alto.Y esta estructura del diamante también hace que absorba muy pocas bandas de luz, la mayor parte de la luz irradiada sobre el diamante se refleja, por lo que, aunque es muy duro, parece transparente.

En la actualidad, los materiales de disipación de calor más populares son principalmente miembros de la familia de materiales de nanocarbono, incluidosnanodiamante, nanografeno, escamas de grafeno, polvo de nanografito en forma de escamas y nanotubos de carbono.Sin embargo, los productos de película de disipación de calor de grafito natural son más gruesos y tienen una baja conductividad térmica, lo que dificulta cumplir con los requisitos de disipación de calor de los futuros dispositivos de alta potencia y alta densidad de integración.Al mismo tiempo, no cumple con los requisitos de alto rendimiento de las personas para una batería ultraligera, delgada y de larga duración.Por lo tanto, es extremadamente importante encontrar nuevos materiales superconductores térmicos.Esto requiere que dichos materiales tengan una tasa de expansión térmica extremadamente baja, una conductividad térmica ultra alta y ligereza.Los materiales de carbono como el diamante y el grafeno solo cumplen con los requisitos.Tienen alta conductividad térmica.Sus materiales compuestos son un tipo de materiales de conducción y disipación de calor con un gran potencial de aplicación, y se han convertido en el foco de atención.

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