کاربردهای الماس با ساختارهای کریستالی مختلف

یک الماس طبیعی به اتم های کربن نیاز دارد تا در عمق 150 تا 200 کیلومتری زیر زمین متولد شود و صدها میلیون سال تحت فشار و دما بالا قرار گیرد. برای ظاهر شدن در مقابل مردم باید به مرور زمان توسط حرکات زمین شناسی به سطح زمین آورده شود. ، می توان گفت بسیار کمیاب است. بنابراین با شبیه سازی شرایط تبلور و محیط رشد الماس های طبیعی، مردم از روش های علمی برای سنتز الماس های مصنوعی استفاده کردند که دارای خواص عالی مانند سختی فوق العاده، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی، کوتاه شدن زمان سنتز الماس به بیش از ده روز یا حتی چند روز الماس های مصنوعی به دو دسته تک بلور و پلی کریستال تقسیم می شوند. هر یک از آنها ساختار و ویژگی های کریستالی منحصر به فردی دارند که آنها را در کاربردها متفاوت می کند.

1. الماس تک کریستال

الماس تک کریستالی کریستالی است که توسط پیوندهای کووالانسی با اشباع و جهت گیری محدود شده است. این رایج ترین نوع کریستال الماس است. ذرات داخل کریستال به طور منظم و همزمان در فضای سه بعدی قرار گرفته اند و نقص های کمی دارند. بدون محدودیت مرز دانه، بنابراین دارای مزایای برجسته در هدایت حرارتی، سختی، عبور نور و خواص الکتریکی است.

کاربردهای هدایت حرارتی

هدایت حرارتی الماس اساساً از انتشار ارتعاشات اتم کربن (یعنی فونون ها) ناشی می شود. عناصر ناخالصی، نابجایی، ترک ها و سایر عیوب کریستالی در الماس، کاتالیزورهای فلزی باقیمانده، جهت گیری شبکه و سایر عوامل با فونون ها برخورد می کنند. پراکنده می شود و در نتیجه میانگین مسیر آزاد فونون ها را محدود می کند و هدایت حرارتی را کاهش می دهد. الماس تک کریستالی دارای ساختار شبکه ای بسیار منظمی است که باعث می شود تقریباً تحت تأثیر پراکندگی مرز دانه ها قرار نگیرد. بنابراین رسانایی حرارتی تا 2200 W/(m·K) دارد.

برنامه های کاربردی نوری

الماس تک کریستالی با کیفیت بالا تهیه شده به روش CVD می تواند کاملا بی رنگ و شفاف و تقریباً بدون هیچ ناخالصی باشد. ساختار کریستالی بسیار منظم آن همچنین از تداخل نور توسط بی‌نظمی‌های ساختاری هنگام انتشار در کریستال جلوگیری می‌کند، بنابراین عملکرد نوری عالی‌تری را نشان می‌دهد.

برنامه های برش

ریزسختی ابزارهای الماس تک کریستالی به 10000HV می رسد، بنابراین مقاومت در برابر سایش خوبی دارد. از آنجایی که لبه برش الماس تک کریستالی می تواند صافی و وضوح سطح اتمی را به دست آورد، لبه برش کامل را می توان مستقیماً روی قطعه کار در حین برش کپی کرد تا سطح آینه ای با روکش بسیار صاف ایجاد شود و دقت ابعادی بسیار بالایی را تضمین کند. و می تواند عمر ابزار و عملکرد پایدار را تحت برش با سرعت بالا و بار سنگین حفظ کند. این برای برش فوق العاده نازک و ماشینکاری فوق العاده دقیق مناسب است.

سنگ زنی و پرداخت

الماس تک کریستالی دارای پراکندگی خوب و میزان استفاده بالاتر از گوشه های تیز است. بنابراین، هنگامی که آن را به یک مایع آسیاب آماده می کنند، غلظت آن بسیار کمتر از الماس پلی کریستالی است و عملکرد هزینه آن نسبتاً بالا است.

2. الماس پلی کریستالی

ساختار الماس پلی کریستالی از بسیاری از ذرات ریز به اندازه نانومتر تشکیل شده است که از طریق پیوندهای غیراشباع به هم متصل شده اند که بسیار شبیه به الماس سیاه طبیعی است (الماس پلی کریستالی طبیعی با رنگ اصلی سیاه یا خاکستری تیره).

میدان نیمه هادی

به عنوان مواد نیمه هادی، جهت کاربرد مواد پلی کریستالی الماس و مواد تک کریستالی کاملاً متفاوت است. خواص نوری و الکتریکی الماس پلی کریستالی به خوبی الماس تک کریستالی نیست. استفاده از فیلم های الماس پلی کریستالی درجه نوری و درجه الکترونیکی نسبتاً سخت است. آماده سازی به سرعت رسوب ایده آل و تراکم نقص بسیار کم یا قابل کنترل نیاز دارد.

سنگ زنی و پرداخت

از آنجایی که دانه های الماس پلی کریستالی نیازی به چیدمان ندارند، ریزشکستگی هایی که در اثر فشار زیاد ایجاد می شوند را می توان به محدوده کوچکی از میکروکریستال ها، بدون شکستگی های صفحه بزرگ، محدود کرد و خواص خود تیز شوندگی خوبی دارند، بنابراین مجاز هستند. در هنگام آسیاب آسیاب شود. و هنگام پرداخت از فشار واحد بالاتر استفاده کنید.

ابزار برش

در مقایسه با تک بلورهای بزرگ الماس، ساختار کریستالی نامنظم الماس پلی کریستالی به آن مقاومت بیشتری در برابر ضربه می دهد و احتمال ترک خوردن آن در حین برش کمتر است.