Farklı kristal yapıya sahip elmasların uygulamaları

Doğal bir elmas, karbon atomlarının yerin 150-200 kilometre derinliğinde doğmasını ve yüz milyonlarca yıl boyunca yüksek sıcaklık ve basınca maruz kalmasını gerektirir. İnsanların karşısına çıkabilmesi için zaman içerisinde jeolojik hareketlerle yer yüzeyine çıkarılmaya devam etmesi gerekmektedir. çok az olduğu söylenebilir. Dolayısıyla insanlar, doğal elmasların kristalleşme koşullarını ve büyüme ortamını simüle ederek, süper sertlik, aşınma direnci ve korozyon direnci gibi mükemmel özelliklere sahip olan ve elmasların sentez süresini on günden fazla kısaltan yapay elmasları sentezlemek için bilimsel yöntemler kullandılar. hatta birkaç gün. Sentetik elmaslar tek kristallere ve polikristallere ayrılır. Her birinin benzersiz kristal yapıları ve özellikleri vardır ve bu da onları uygulamalarda farklı kılar.

1. Tek kristal elmas

Tek kristal elmas, doygunluk ve yönlülük ile kovalent bağlarla bağlanmış bir kristaldir. En yaygın elmas kristal türüdür. Kristalin içindeki parçacıklar, üç boyutlu uzayda birkaç kusurla düzenli ve eşzamanlı olarak düzenlenmiştir. Tane sınırı kısıtlaması olmadığından ısıl iletkenlik, sertlik, ışık geçirgenliği ve elektriksel özellikler açısından olağanüstü avantajlara sahiptir.

Isı iletim uygulamaları

Elmasın termal iletkenliği temel olarak karbon atomu titreşimlerinin (yani fononların) yayılmasından gelir. Elmastaki yabancı elementler, dislokasyonlar, çatlaklar ve diğer kristal kusurlar, artık metal katalizörler, kafes yönelimi ve diğer faktörler fononlarla çarpışacaktır. Saçılır, böylece fononların ortalama serbest yolunu sınırlandırır ve termal iletkenliği azaltır. Tek kristal elmas, oldukça düzenli bir kafes yapısına sahiptir ve bu da onu tane sınırı saçılımından neredeyse hiç etkilenmez hale getirir. Bu nedenle 2200 W/(m·K)’ye kadar ısı iletkenliğine sahiptir.

Optik uygulamalar

CVD yöntemiyle hazırlanan yüksek kaliteli tek kristal elmas, neredeyse hiç yabancı madde içermeyen, tamamen renksiz ve şeffaf olabilir. Oldukça düzenli kristal yapısı aynı zamanda ışığın kristal içinde yayılırken yapısal düzensizliklerden etkilenmesini de önler, böylece daha mükemmel optik performans sağlar.

Kesim uygulamaları

Tek kristal elmas aletlerin mikrosertliği 10000HV kadar yüksektir, dolayısıyla iyi aşınma direncine sahiptir. Tek kristal elmasın kesici kenarı atomik düzeyde düzlük ve keskinlik elde edebildiğinden, mükemmel kesici kenar kesme sırasında doğrudan iş parçasına kopyalanarak son derece pürüzsüz bir yüzeye sahip bir ayna yüzeyi üretilebilir ve bu da son derece yüksek boyutsal doğruluk sağlar. ve yüksek hızlı kesme ve ağır yük altında takım ömrünü ve istikrarlı performansı koruyabilir. Ultra ince kesme ve ultra hassas işleme için uygundur.

Taşlama ve parlatma

Tek kristal elmas iyi bir dağılıma ve keskin köşelerden daha yüksek kullanım oranına sahiptir. Bu nedenle öğütme sıvısı halinde hazırlandığında konsantrasyonu polikristalin elmastan çok daha düşüktür ve maliyet performansı nispeten yüksektir.

2. Çok kristalli elmas

Çok kristalli elmasın yapısı, doğal siyah elmasa (ana rengi siyah veya koyu gri olan doğal çok kristalli elmas) çok benzeyen, doymamış bağlarla bağlanan çok sayıda küçük nanometre boyutunda parçacıktan oluşur.

Yarı iletken alan

Yarı iletken malzemeler olarak elmas polikristalin ve tek kristal malzemelerin uygulama yönleri oldukça farklıdır. Çok kristalli elmasın optik ve elektriksel özellikleri tek kristalli elmasınki kadar iyi değildir. Optik dereceli ve elektronik dereceli polikristalin elmas filmlerin uygulanması nispeten zahmetlidir. Hazırlık, ideal biriktirme hızı ve son derece düşük veya kontrol edilebilir kusur yoğunluğu gerektirir.

Taşlama ve parlatma

Çok kristalli elmas tanelerinin düzenlenmesi gerekmediğinden, yüksek basınca maruz kaldığında oluşan mikro çatlaklar, büyük bölünme düzlemi kırıkları olmaksızın küçük bir mikro kristal aralığıyla sınırlı olabilir ve iyi kendiliğinden bilenme özelliklerine sahiptir, bu nedenle bunlara izin verilir. taşlama sırasında öğütülecektir. Ve cilalama sırasında daha yüksek birim basınç kullanın.

Kesme aletleri

Büyük tek kristal elmaslarla karşılaştırıldığında, çok kristalli elmasın düzensiz kristal yapısı, ona daha fazla darbe direnci sağlar ve kesme sırasında çatlama olasılığı daha azdır.