En la cristalografía, la estructura de diamantes también se llama estructura de cristal cúbico de diamantes, que se forma mediante el enlace covalente de los átomos de carbono. Muchas de las propiedades extremas del diamante son el resultado directo de la resistencia al enlace covalente SP³ que forma una estructura rígida y un pequeño número de átomos de carbono. El metal realiza calor a través de electrones libres, y su alta conductividad térmica se asocia con una alta conductividad eléctrica. En contraste, la conducción de calor en el diamante solo se realiza por vibraciones de red (es decir, fonones). Los enlaces covalentes extremadamente fuertes entre los átomos de diamantes hacen que la red de cristal rígido tenga una alta frecuencia de vibración, por lo que su temperatura característica de Debye es tan alta como 2,220 K.

Dado que la mayoría de las aplicaciones son mucho más bajas que la temperatura de Debye, la dispersión del fonón es pequeña, por lo que la resistencia a la conducción de calor con el fonón ya que el medio es extremadamente pequeño. Pero cualquier defecto de red producirá dispersión de fonones, reduciendo así la conductividad térmica, lo cual es una característica inherente de todos los materiales cristales. Los defectos en el diamante generalmente incluyen defectos puntuales como isótopos ˡ³c más pesados, impurezas y vacantes de nitrógeno, defectos extendidos como fallas y dislocaciones de apilamiento, y defectos 2D, como los límites de grano.

El cristal de diamantes 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 electricidad.

Además, los átomos de carbono en el diamante están vinculados por enlaces de cuatro valentes. 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 de diamante también hace que absorba muy pocas bandas de luz, la mayor parte de la luz irradiada en el diamante se refleja, por lo que, aunque es muy difícil, se ve transparente.

En la actualidad, los materiales de disipación de calor más populares son principalmente miembros de la familia de materiales de nano-carbono, incluidananodiamante, nano-grrafeno, copos de grafeno, polvo de nano-grape 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 baja conductividad térmica, lo cual es difícil de cumplir con los requisitos de disipación de calor de los dispositivos futuros de alta potencia y alta densidad de integración. Al mismo tiempo, no cumple con los requisitos de alto rendimiento de las personas para la duración de la batería ultra ligera y delgada y larga. Por lo tanto, es extremadamente importante encontrar nuevos materiales conductores súper térmicos. Esto requiere que tales materiales tengan una tasa de expansión térmica extremadamente baja, conductividad térmica ultra alta y ligereza. Los materiales de carbono como el diamante y el grafeno simplemente cumplen con los requisitos. Tienen alta conductividad térmica. Sus materiales compuestos son una especie de conducción de calor y materiales de disipación de calor con un gran potencial de aplicación, y se han convertido en el foco de atención.

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