В кристаллографии структуру алмаза также называют кубической кристаллической структурой алмаза, которая образуется за счет ковалентной связи атомов углерода.Многие из экстремальных свойств алмаза являются прямым результатом силы ковалентной связи sp³, которая образует жесткую структуру, и небольшого количества атомов углерода.Металл проводит тепло через свободные электроны, и его высокая теплопроводность связана с высокой электропроводностью.Напротив, теплопроводность в алмазе осуществляется только за счет колебаний решетки (т. е. фононов).Чрезвычайно прочные ковалентные связи между атомами алмаза заставляют жесткую кристаллическую решетку иметь высокую частоту колебаний, поэтому его характеристическая температура Дебая достигает 2220 К.

Поскольку в большинстве приложений температура намного ниже температуры Дебая, рассеяние фононов мало, поэтому сопротивление теплопроводности с фононом в качестве среды чрезвычайно мало.Но любой дефект решетки будет вызывать рассеяние фононов, тем самым уменьшая теплопроводность, которая является неотъемлемой характеристикой всех кристаллических материалов.Дефекты в алмазе обычно включают точечные дефекты, такие как более тяжелые изотопы ˡ³C, примеси и вакансии азота, протяженные дефекты, такие как дефекты упаковки и дислокации, и двумерные дефекты, такие как границы зерен.

Кристалл алмаза имеет правильную тетраэдрическую структуру, в которой все 4 неподеленные пары атомов углерода могут образовывать ковалентные связи, поэтому свободных электронов нет, поэтому алмаз не может проводить электричество.

Кроме того, атомы углерода в алмазе связаны четырехвалентными связями.Поскольку связь CC в алмазе очень прочная, все валентные электроны участвуют в образовании ковалентных связей, образуя кристаллическую структуру пирамидальной формы, поэтому твердость алмаза очень высока, а температура плавления высока.И эта структура алмаза также заставляет его поглощать очень мало световых полос, большая часть света, излучаемого алмазом, отражается наружу, поэтому, хотя он очень твердый, он выглядит прозрачным.

В настоящее время наиболее популярными теплорассеивающими материалами являются в основном представители семейства наноуглеродных материалов, в том численаноалмаз, нанографен, чешуйки графена, порошок нанографита в форме чешуек и углеродные нанотрубки.Однако пленочные продукты для рассеивания тепла из природного графита толще и имеют низкую теплопроводность, что затрудняет выполнение требований по рассеиванию тепла будущих мощных устройств с высокой плотностью интеграции.В то же время он не отвечает требованиям людей к высокой производительности для сверхлегкого и тонкого, длительного времени автономной работы.Поэтому крайне важно найти новые сверхтеплопроводные материалы.Это требует, чтобы такие материалы имели чрезвычайно низкую скорость теплового расширения, сверхвысокую теплопроводность и легкость.Углеродные материалы, такие как алмаз и графен, полностью соответствуют требованиям.Имеют высокую теплопроводность.Их композитные материалы являются своего рода теплопроводящими и теплорассеивающими материалами с большим потенциалом применения, и они стали центром внимания.

Если вы хотите узнать больше о наших наноалмазах, свяжитесь с нашими сотрудниками.