Diament utworzony z silnych wiązań chemicznych charakteryzuje się szczególnymi właściwościami mechanicznymi i sprężystymi. Twardość, gęstość i przewodność cieplna diamentu należą do najwyższych spośród znanych materiałów. Diament ma również najwyższy moduł sprężystości ze wszystkich materiałów. Współczynnik tarcia warstwy diamentowej wynosi zaledwie 0,05. Ponadto diament ma najwyższą przewodność cieplną, która wzrasta ponad pięciokrotnie, jeśli warstwa diamentowa jest przygotowywana z czystych izotopów węgla. Głównym powodem stosowania izotopów węgla do produkcji diamentu jest minimalizacja rozpraszania fononów przez diament. Jako materiał supertwardy, warstwa diamentowa jest dobrym materiałem powłokowym, który można nakładać na powierzchnię narzędzi skrawających i form, znacznie poprawiając ich wytrzymałość powierzchniową i wydłużając ich żywotność. Niski współczynnik tarcia i wysoka przewodność cieplna warstw diamentowych mogą być stosowane w łożyskach szybkoobrotowych w lotnictwie. Wysoka przewodność cieplna, niski współczynnik tarcia i dobra przepuszczalność światła sprawiają, że warstwy diamentowe są często wykorzystywane jako materiał osłonowy pocisków rakietowych.
(2) Właściwości termiczne i zastosowania diamentu
Współcześnie przewodność cieplna syntetycznej warstwy diamentowej jest zbliżona do przewodności naturalnego diamentu. Ze względu na wysoką przewodność cieplną i wysoką rezystywność elektryczną, diament może być stosowany jako warstwa izolacyjna podłoży układów scalonych, a także jako warstwa termoprzewodząca laserów półprzewodnikowych. Ponadto, wysoka przewodność cieplna diamentu i jego niewielka pojemność cieplna, szczególnie w wysokich temperaturach, gdzie efekt rozpraszania ciepła jest znaczący, sprawiają, że jest on doskonałym materiałem do odprowadzania ciepła. Rozwój technologii osadzania cienkich warstw diamentowych o wysokiej przewodności cieplnej sprawił, że zastosowanie termicznego osadzania cienkich warstw diamentowych w laserach dużej mocy, urządzeniach mikrofalowych i układach scalonych stało się rzeczywistością.
Jednakże właściwości sztucznych warstw diamentowych różnią się znacznie ze względu na różne procesy ich wytwarzania. Na przykład, właściwości transportu ciepła charakteryzują się głównie dużymi różnicami w dyfuzyjności cieplnej i przewodności cieplnej. Ponadto, sztuczne warstwy diamentowe wykazują silną anizotropię, a przewodność cieplna warstwy o tej samej grubości, biegnącej równolegle do powierzchni, jest oczywiście mniejsza niż w kierunku prostopadłym do powierzchni. Wynika to z różnych parametrów kontrolnych w procesie formowania warstw. Widać, że proces wytwarzania cienkich warstw diamentowych wymaga dalszych udoskonaleń, aby ich doskonałe właściwości znalazły szersze zastosowanie.
– Artykuł ten został opublikowany przezproducent maszyn do powlekania próżniowegoGuangdong Zhenhua
Czas publikacji: 24-05-2024