En cristallographie, la structure du diamant est également appelée structure cristalline cubique du diamant, qui est formée par la liaison covalente d'atomes de carbone. La plupart des propriétés extrêmes du diamant sont le résultat direct de la force de la liaison covalente sp³ qui forme une structure rigide et un petit nombre d'atomes de carbone. Le métal conduit la chaleur à travers les électrons libres et sa conductivité thermique élevée est associée à une conductivité électrique élevée. En revanche, la conduction thermique dans le diamant n'est réalisée que par les vibrations du réseau (c'est-à-dire les phonons). Les liaisons covalentes extrêmement fortes entre les atomes de diamant confèrent au réseau cristallin rigide une fréquence de vibration élevée, de sorte que sa température caractéristique de Debye atteint 2 220 K.

Étant donné que la plupart des applications sont bien inférieures à la température de Debye, la diffusion des phonons est faible, de sorte que la résistance à la conduction thermique avec le phonon comme milieu est extrêmement faible. Mais tout défaut de réseau produira une diffusion de phonons, réduisant ainsi la conductivité thermique, caractéristique inhérente à tous les matériaux cristallins. Les défauts du diamant comprennent généralement des défauts ponctuels tels que des isotopes ˡ³C plus lourds, des impuretés et des lacunes azotées, des défauts étendus tels que des défauts d'empilement et des dislocations, et des défauts 2D tels que des joints de grains.

Le cristal de diamant a une structure tétraédrique régulière, dans laquelle les 4 paires isolées d'atomes de carbone peuvent former des liaisons covalentes, il n'y a donc pas d'électrons libres, donc le diamant ne peut pas conduire l'électricité.

De plus, les atomes de carbone du diamant sont liés par des liaisons quadrivalentes. Parce que la liaison CC dans le diamant est très forte, tous les électrons de valence participent à la formation de liaisons covalentes, formant une structure cristalline en forme de pyramide, de sorte que la dureté du diamant est très élevée et le point de fusion est élevé. Et cette structure du diamant lui permet également d'absorber très peu de bandes lumineuses, la majeure partie de la lumière irradiée sur le diamant est réfléchie, donc bien qu'il soit très dur, il semble transparent.

À l’heure actuelle, les matériaux de dissipation thermique les plus populaires appartiennent principalement à la famille des matériaux nanocarbonés, notammentnanodiamant, nano-graphène, flocons de graphène, poudre de nano-graphite en forme de flocons et nanotubes de carbone. Cependant, les films de dissipation thermique en graphite naturel sont plus épais et ont une faible conductivité thermique, ce qui rend difficile de répondre aux exigences de dissipation thermique des futurs dispositifs haute puissance et haute densité d'intégration. Dans le même temps, il ne répond pas aux exigences de haute performance des gens en matière de batterie ultra légère, fine et longue durée. Il est donc extrêmement important de trouver de nouveaux matériaux superconducteurs thermiques. Cela nécessite que ces matériaux aient un taux de dilatation thermique extrêmement faible, une conductivité thermique ultra élevée et une légèreté. Les matériaux carbonés tels que le diamant et le graphène répondent tout juste aux exigences. Ils ont une conductivité thermique élevée. Leurs matériaux composites sont une sorte de matériaux de conduction et de dissipation thermique avec un grand potentiel d'application, et ils sont devenus le centre d'attention.

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