Trong tinh thể học, cấu trúc kim cương còn được gọi là cấu trúc tinh thể lập phương kim cương, cấu trúc này được hình thành do liên kết cộng hóa trị của các nguyên tử cacbon.Nhiều tính chất cực đoan của kim cương là kết quả trực tiếp của cường độ liên kết cộng hóa trị sp³ tạo thành cấu trúc cứng và một số lượng nhỏ nguyên tử carbon.Kim loại dẫn nhiệt thông qua các electron tự do và tính dẫn nhiệt cao của nó có liên quan đến tính dẫn điện cao.Ngược lại, sự dẫn nhiệt trong kim cương chỉ được thực hiện bằng các dao động mạng tinh thể (tức là các phonon).Liên kết cộng hóa trị cực mạnh giữa các nguyên tử kim cương làm cho mạng tinh thể cứng nhắc có tần số dao động cao, do đó nhiệt độ đặc trưng Debye của nó cao tới 2.220 K.

Vì hầu hết các ứng dụng đều thấp hơn nhiều so với nhiệt độ Debye, tán xạ phonon nhỏ, do đó điện trở dẫn nhiệt với phonon làm môi trường là cực kỳ nhỏ.Nhưng bất kỳ khiếm khuyết mạng tinh thể nào cũng sẽ tạo ra sự tán xạ phonon, do đó làm giảm tính dẫn nhiệt vốn là đặc tính vốn có của mọi vật liệu tinh thể.Các khuyết tật trong kim cương thường bao gồm các khuyết tật điểm như đồng vị ˡ³C nặng hơn, tạp chất nitơ và các chỗ trống, các khuyết tật mở rộng như lỗi xếp chồng và lệch vị trí, và các khuyết tật 2D như ranh giới hạt.

Tinh thể kim cương có cấu trúc tứ diện đều, trong đó cả 4 cặp nguyên tử cacbon đơn độc đều có thể tạo liên kết cộng hóa trị nên không có êlectron tự do nên kim cương không dẫn điện được.

Ngoài ra, các nguyên tử carbon trong kim cương được liên kết bằng liên kết bốn hóa trị.Do liên kết CC trong kim cương rất bền, tất cả các electron hóa trị đều tham gia hình thành liên kết cộng hóa trị, tạo thành cấu trúc tinh thể hình chóp nên độ cứng của kim cương rất cao, nhiệt độ nóng chảy cao.Và cấu trúc này của kim cương cũng làm cho nó hấp thụ rất ít dải ánh sáng, hầu hết ánh sáng chiếu vào viên kim cương đều bị phản xạ ra ngoài nên mặc dù rất cứng nhưng trông nó trong suốt.

Hiện tại, các vật liệu tản nhiệt phổ biến hơn chủ yếu thuộc họ vật liệu nano-cacbon, bao gồmkim cương nano, nano-graphene, mảnh graphene, bột than chì nano hình vảy và ống nano carbon.Tuy nhiên, các sản phẩm màng tản nhiệt bằng than chì tự nhiên dày hơn và có độ dẫn nhiệt thấp, khó đáp ứng yêu cầu tản nhiệt của các thiết bị có mật độ tích hợp cao, công suất cao trong tương lai.Đồng thời, nó không đáp ứng được yêu cầu hiệu suất cao của mọi người về siêu nhẹ và mỏng, thời lượng pin dài.Do đó, việc tìm ra vật liệu dẫn nhiệt siêu mới là vô cùng quan trọng.Điều này đòi hỏi những vật liệu như vậy phải có tỷ lệ giãn nở nhiệt cực thấp, độ dẫn nhiệt cực cao và nhẹ.Các vật liệu carbon như kim cương và graphene chỉ đáp ứng yêu cầu.Chúng có độ dẫn nhiệt cao.Vật liệu composite của chúng là một loại vật liệu dẫn nhiệt và tản nhiệt có tiềm năng ứng dụng lớn, và chúng đã trở thành tâm điểm của sự chú ý.

Nếu bạn muốn biết thêm về kim cương nano của chúng tôi, vui lòng liên hệ với nhân viên của chúng tôi.