Kristallografiassa timanttirakennetta kutsutaan myös timanttikuutiokiderakenteeksi, joka muodostuu hiiliatomien kovalenttisesta sidoksesta.Monet timantin äärimmäisistä ominaisuuksista ovat suoraa seurausta sp³ kovalenttisen sidoksen lujuudesta, joka muodostaa jäykän rakenteen ja pienen määrän hiiliatomeja.Metalli johtaa lämpöä vapaiden elektronien kautta, ja sen korkea lämmönjohtavuus liittyy korkeaan sähkönjohtavuuteen.Sitä vastoin timantin lämmönjohtavuus saadaan aikaan vain hilavärähtelyjen (eli fononien) avulla.Äärimmäisen vahvat kovalenttiset sidokset timanttiatomien välillä tekevät jäykästä kidehilasta korkean värähtelytaajuuden, joten sen Debye-ominaislämpötila on jopa 2220 K.

Koska useimmat sovellukset ovat paljon alhaisempia kuin Debye-lämpötila, fononien sironta on pieni, joten lämmönjohtavuusvastus fononilla väliaineena on erittäin pieni.Mutta mikä tahansa hilavirhe aiheuttaa fononien sirontaa, mikä vähentää lämmönjohtavuutta, joka on kaikkien kidemateriaalien luontainen ominaisuus.Timanttien viat sisältävät yleensä pistevirheitä, kuten raskaampia ˡ³C-isotooppeja, typen epäpuhtauksia ja tyhjiä paikkoja, laajennetut viat, kuten pinoamisvirheet ja sijoiltaan siirtymät, sekä 2D-virheet, kuten raeraajat.

Timanttikiteellä on säännöllinen tetraedrirakenne, jossa kaikki 4 yksinäistä hiiliatomiparia voivat muodostaa kovalenttisia sidoksia, joten vapaita elektroneja ei ole, joten timantti ei voi johtaa sähköä.

Lisäksi timantin hiiliatomit on yhdistetty neliarvoisilla sidoksilla.Koska timantin CC-sidos on erittäin vahva, kaikki valenssielektronit osallistuvat kovalenttisten sidosten muodostumiseen muodostaen pyramidin muotoisen kiderakenteen, joten timantin kovuus on erittäin korkea ja sulamispiste korkea.Ja tämä timantin rakenne saa sen myös imemään hyvin vähän valonauhaa, suurin osa timanttiin säteilytetystä valosta heijastuu ulos, joten vaikka se on erittäin kovaa, se näyttää läpinäkyvältä.

Tällä hetkellä suosituimmat lämmönpoistomateriaalit ovat pääasiassa nano-hiilimateriaaliperheen jäseniä, mukaan lukiennanotimantti, nanografeeni, grafeenihiutaleet, hiutaleen muotoinen nanografiittijauhe ja hiilinanoputket.Luonnolliset grafiittilämpöä hajottavat kalvotuotteet ovat kuitenkin paksumpia ja niillä on alhainen lämmönjohtavuus, mikä on vaikeaa täyttää tulevaisuuden suuritehoisten, korkean integrointitiheyden laitteiden lämmönpoistovaatimukset.Samaan aikaan se ei täytä ihmisten korkean suorituskyvyn vaatimuksia erittäin kevyelle ja ohuelle, pitkälle akun kestoajalle.Siksi on erittäin tärkeää löytää uusia superlämpöä johtavia materiaaleja.Tämä edellyttää, että tällaisilla materiaaleilla on erittäin alhainen lämpölaajenemisnopeus, erittäin korkea lämmönjohtavuus ja keveys.Hiilimateriaalit, kuten timantti ja grafeeni, täyttävät vain vaatimukset.Niillä on korkea lämmönjohtavuus.Niiden komposiittimateriaalit ovat eräänlaisia ​​lämmönjohtavia ja lämpöä hajottavia materiaaleja, joilla on suuri sovelluspotentiaali, ja niistä on tullut huomion keskipiste.

Jos haluat tietää lisää nanotimanteistamme, ota rohkeasti yhteyttä henkilökuntaamme.