強力な化学結合によって形成されたダイヤモンドは、特殊な機械的特性と弾性特性を有しています。ダイヤモンドの硬度、密度、熱伝導率は、既知の材料の中で最も高く、弾性率もあらゆる材料の中で最も高いです。ダイヤモンド薄膜の摩擦係数はわずか0.05です。さらに、ダイヤモンドは最も高い熱伝導率を有しており、純粋な炭素同位体を用いてダイヤモンド薄膜を作製した場合、その熱伝導率は5倍以上に増加します。炭素同位体を用いてダイヤモンドを作製する主な理由は、ダイヤモンドのフォノン散乱を最小限に抑えるためです。超硬質材料であるダイヤモンド薄膜は、優れたコーティング材料であり、切削工具や金型の表面にコーティングすることで、表面強度を大幅に向上させ、耐用年数を延ばすことができます。ダイヤモンド薄膜は摩擦係数が低く、熱伝導率が高いため、航空機の高速ベアリングに使用できます。また、高い熱伝導率、低摩擦係数、優れた光透過率により、ミサイルのフェアリング材としてもよく使用されています。
（２）ダイヤモンドの熱的性質と応用
現在、合成ダイヤモンド薄膜の熱伝導率は天然ダイヤモンドとほぼ同等です。ダイヤモンドは高い熱伝導率と高い電気抵抗率を有するため、集積回路基板の絶縁層や固体レーザーの熱伝導絶縁層として利用されています。さらに、ダイヤモンドは高い熱伝導率と小さい熱容量を有し、特に高温下では放熱効果が顕著であり、優れたヒートシンク材料です。高熱伝導性ダイヤモンド薄膜堆積技術の発展により、高出力レーザー、マイクロ波デバイス、集積回路へのダイヤモンド薄膜熱堆積の応用が現実のものとなりました。
しかし、人工ダイヤモンド薄膜の特性は、製造プロセスの違いによって大きく異なります。例えば、熱輸送特性は、主に熱拡散率と熱伝導率の大きな差によって特徴付けられます。さらに、人工ダイヤモンド薄膜は強い異方性を示し、同じ膜厚の薄膜における熱伝導率は、薄膜面に平行な方向では垂直な方向よりも明らかに小さくなります。これらは、薄膜形成プロセスにおける制御パラメータの違いに起因しています。ダイヤモンド薄膜の優れた性能をより広く利用するために、薄膜製造プロセスをさらに改善する必要があることがわかります。
–この記事は真空コーティング機メーカー広東振華
投稿日時: 2024年5月24日