Na cristalografia, a estrutura do diamante também é chamada de estrutura cristalina cúbica do diamante, formada pela ligação covalente dos átomos de carbono.Muitas das propriedades extremas do diamante são o resultado direto da força da ligação covalente sp³ que forma uma estrutura rígida e um pequeno número de átomos de carbono.O metal conduz calor através de elétrons livres e sua alta condutividade térmica está associada à alta condutividade elétrica.Em contraste, a condução de calor no diamante é realizada apenas por vibrações de rede (ou seja, fônons).As ligações covalentes extremamente fortes entre os átomos de diamante fazem com que a rede cristalina rígida tenha uma alta frequência de vibração, de modo que sua temperatura característica de Debye é tão alta quanto 2.220 K.

Como a maioria das aplicações é muito mais baixa que a temperatura de Debye, a dispersão do fônon é pequena, portanto a resistência à condução de calor com o fônon como meio é extremamente pequena.Mas qualquer defeito de rede produzirá espalhamento de fônon, reduzindo assim a condutividade térmica, que é uma característica inerente de todos os materiais cristalinos.Os defeitos no diamante geralmente incluem defeitos pontuais, como isótopos ˡ³C mais pesados, impurezas e vacâncias de nitrogênio, defeitos estendidos, como falhas de empilhamento e deslocamentos, e defeitos 2D, como limites de grão.

O cristal de diamante tem uma estrutura tetraédrica regular, na qual todos os 4 pares solitários de átomos de carbono podem formar ligações covalentes, portanto não há elétrons livres, portanto o diamante não pode conduzir eletricidade.

Além disso, os átomos de carbono no diamante estão ligados por ligações quadrivalentes.Como a ligação CC no diamante é muito forte, todos os elétrons de valência participam da formação de ligações covalentes, formando uma estrutura cristalina em forma de pirâmide, de modo que a dureza do diamante é muito alta e o ponto de fusão é alto.E essa estrutura do diamante também faz com que ele absorva muito poucas faixas de luz, a maior parte da luz irradiada no diamante é refletida, portanto, embora seja muito duro, parece transparente.

Atualmente, os materiais de dissipação de calor mais populares são principalmente membros da família de materiais de nanocarbono, incluindonanodiamante, nanografeno, flocos de grafeno, pó de nanografite em forma de flocos e nanotubos de carbono.No entanto, os produtos de filme de dissipação de calor de grafite natural são mais espessos e têm baixa condutividade térmica, o que é difícil de atender aos requisitos de dissipação de calor de futuros dispositivos de alta densidade de integração e alta potência.Ao mesmo tempo, não atende aos requisitos de alto desempenho das pessoas para bateria ultraleve e fina e de longa duração.Portanto, é extremamente importante encontrar novos materiais condutores supertérmicos.Isso requer que tais materiais tenham taxa de expansão térmica extremamente baixa, condutividade térmica ultra-alta e leveza.Materiais de carbono, como diamante e grafeno, atendem aos requisitos.Eles têm alta condutividade térmica.Seus materiais compostos são um tipo de materiais de condução e dissipação de calor com grande potencial de aplicação e tornaram-se o foco de atenção.

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