Penerapan berlian dengan struktur kristal berbeda

Berlian alami membutuhkan atom karbon yang lahir di kedalaman 150-200 kilometer di bawah tanah dan mengalami suhu dan tekanan tinggi selama ratusan juta tahun. Untuk muncul di hadapan manusia, ia harus terus dibawa ke permukaan bumi melalui pergerakan geologis seiring berjalannya waktu. , bisa dikatakan sangat langka. Jadi dengan mensimulasikan kondisi kristalisasi dan lingkungan pertumbuhan berlian alami, orang menggunakan metode ilmiah untuk mensintesis berlian buatan yang juga memiliki sifat luar biasa seperti kekerasan super, ketahanan aus, dan ketahanan korosi, sehingga mempersingkat waktu sintesis berlian menjadi lebih dari sepuluh hari atau bahkan beberapa hari. Berlian sintetis dibagi menjadi kristal tunggal dan polikristal. Masing-masing memiliki struktur dan karakteristik kristal yang unik, menjadikannya berbeda dalam aplikasinya.

1. Berlian kristal tunggal

Berlian kristal tunggal adalah kristal yang terikat oleh ikatan kovalen dengan saturasi dan arah. Ini adalah jenis kristal berlian yang paling umum. Partikel-partikel di dalam kristal tersusun secara teratur dan sinkron dalam ruang tiga dimensi, dengan sedikit cacat. , tanpa batasan batas butir, sehingga memiliki keunggulan luar biasa dalam konduktivitas termal, kekerasan, transmisi cahaya, dan sifat listrik.

Aplikasi konduksi termal

Konduktivitas termal berlian pada dasarnya berasal dari perambatan getaran atom karbon (yaitu fonon). Unsur pengotor, dislokasi, retakan dan cacat kristal lainnya pada berlian, sisa katalis logam, orientasi kisi, dan faktor lainnya akan bertabrakan dengan fonon. Ia menyebar, sehingga membatasi jalur bebas rata-rata fonon dan mengurangi konduktivitas termal. Berlian kristal tunggal memiliki struktur kisi yang sangat teratur, sehingga hampir tidak terpengaruh oleh hamburan batas butir. Oleh karena itu, ia memiliki konduktivitas termal hingga 2200 W/(m·K).

Aplikasi optik

Berlian kristal tunggal berkualitas tinggi yang dibuat dengan metode CVD benar-benar tidak berwarna dan transparan, hampir tanpa kotoran. Struktur kristalnya yang sangat teratur juga mencegah cahaya terganggu oleh ketidakteraturan struktural saat merambat di dalam kristal, sehingga menghasilkan kinerja optik yang lebih baik.

Memotong aplikasi

Kekerasan mikro perkakas berlian kristal tunggal mencapai 10000HV, sehingga memiliki ketahanan aus yang baik. Karena ujung tombak berlian kristal tunggal dapat mencapai kelurusan dan ketajaman tingkat atom, ujung tombak yang sempurna dapat disalin langsung ke benda kerja selama pemotongan untuk menghasilkan permukaan cermin dengan hasil akhir yang sangat halus, memastikan akurasi dimensi yang sangat tinggi. , dan dapat mempertahankan umur pahat dan kinerja stabil di bawah pemotongan kecepatan tinggi dan beban berat. Sangat cocok untuk pemotongan ultra-tipis dan pemesinan ultra-presisi.

Penggilingan dan pemolesan

Berlian kristal tunggal memiliki dispersi yang baik dan tingkat pemanfaatan sudut tajam yang lebih tinggi. Oleh karena itu, ketika diolah menjadi cairan penggilingan, konsentrasinya jauh lebih rendah dibandingkan berlian polikristalin, dan kinerja biayanya relatif tinggi.

2. Berlian polikristalin

Struktur berlian polikristalin terdiri dari banyak partikel kecil berukuran nanometer yang diikat melalui ikatan tak jenuh, yang sangat mirip dengan berlian hitam alami (berlian polikristalin alami dengan warna utama hitam atau abu-abu tua).

Bidang semikonduktor

Sebagai bahan semikonduktor, arah penerapan bahan berlian polikristalin dan kristal tunggal sangat berbeda. Sifat optik dan listrik berlian polikristalin tidak sebaik berlian kristal tunggal. Penerapan film berlian polikristalin tingkat optik dan elektronik relatif menuntut. Persiapannya memerlukan tingkat deposisi yang ideal dan kepadatan cacat yang sangat rendah atau dapat dikontrol.

Penggilingan dan pemolesan

Karena butiran berlian polikristalin tidak perlu disusun, patahan mikro yang dihasilkan ketika terkena tekanan tinggi dapat dibatasi pada sejumlah kecil mikrokristal, tanpa patahan bidang pembelahan yang besar, dan memiliki sifat penajaman diri yang baik, sehingga diperbolehkan untuk digiling selama penggilingan. Dan gunakan tekanan unit yang lebih tinggi saat memoles.

Alat pemotong

Dibandingkan dengan kristal berlian tunggal yang besar, struktur kristal berlian polikristalin yang tidak teratur memberikan ketahanan benturan yang lebih besar dan kecil kemungkinannya retak selama pemotongan.