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金刚石的分类和划分

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金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体,是自然界最硬的矿物。其名称来源于希腊文“Adamas”,意为无法征服的。金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产,在国民经济中具有重要的作用。金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石,质差粒细用于工业的称工业用金刚石。宝石级金刚石,又称钻石,光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵,是世界公认的第一货品,其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石),以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。Ⅱ型金刚石比较罕见,仅占金刚石总量的1%~2%。Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等,多用于空间技术和尖端工业。具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品,如重ct(Carat,克拉)世界著名的“库利南”钻石,即属此类。矿物学分类1类。晶体具有八面体形态,晶面平整均匀,或者带有台阶状发育特征,但生长平面都是()面,很少观察到理想的()平面;晶体是透明的,它们没有带状结构,大多数为无色,但常见淡黄色;氮以单位原子形态类质同晶地取代碳,具有顺磁性,以及产生及收光谱N3系的中心,特别是它决定了晶体的黄色及蓝色发光作用。2类。基本形态为立方体;晶体是透明的,没有现带状结构;顺磁中心的单原子态氮杂质含量比较高,这些中心均匀地分布在整个晶体中间,常常显示黄色及橙黄色的光致发光。3类。金刚石中有立方形和少数聚形晶体,其特征是形成平面的和不规则的连生体,以及服从从尖晶石律的穿插双晶体;晶体半透明,无色或者在不同程度上的灰色的,或者几乎是黑色的不透明金刚石,内部结构复杂,中心有无色透明区带,在外部有显微包裹体;第三类晶体都是I型金刚石,富集氮杂质,在红外吸光谱中看到了附加谱带。4类。被称为有壳的金刚石,因为晶体的外层一般是混浊的乳白色,浅灰色或不同程度染有黄色或绿色,而内核通常是透明的晶体,具有第一类晶体的同样特点,在带色的外层里常有含量较高的顺磁态氮杂质。5类。是深色或完全黑色的金刚石,其颜色决定于晶体外层中大量的同生石墨包裹体,晶体的中间部分是透明无色的。6类。具有放射状条纹结构的球粒金刚石,称为巴拉斯,是金刚石中稀有的结晶形态,一般为完全规则的球形,但也有滴状或梨形,大多数表面有特殊花纹,巴拉斯有无色的,浅灰色的及完全黑色的,其中也有些乳白色,蛋白色的。7类。半透明金刚石晶体的连生体,晶体本身通常是浅黄,有裂纹及石墨包裹体等缺陷而成半透明,组成这些连生体的晶体生长形态是八面体。8类。属博特类,是大量晶面较好,尺寸大体相同的小晶体的集合体。连生体总的形状是椭圆形或球形,很像小晶体的闭块晶簇。组成连生体的各单体生长形态为八面体,常常有台阶状晶面结构,这造成了假菱形十二面体的发育。9类。亦属博特类。这类全晶粒质金刚石连生体为不规则的块状,组成它们的颗粒很易区分,没有规整的晶形,集合体不透明,呈深灰及全黑,有时是不均匀的粒状结构。10类。属卡邦纳多类,是隐晶或微晶体,具有不规则的块状或碎块状,一般的棱角多多少少是浑圆形,无粘结物,不透明具有各种颜色,通常,卡邦纳多表面颜色更重要些,有时外部它们完全是暗色的,而内部是浅色的。石墨金刚石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。所不同的是物理结构特征。二者的化学式都是C。石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状;金刚石原子间是立体的正四面体结构。金刚石的熔点是℃,石墨的熔点是℃~℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。(主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)人造石人工合成金刚石的方法主要有两种,高温高压法及化学气相沉积法。高温高压法技术已非常成熟,并形成产业。国内产量极高,为世界之最。化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。二氧化碳逆转变成金刚石:国内一家单位曾宣称在度的低温下即可实现这一转变,然而相关论文一经发表即遭到他国相关领域专家的强烈质疑,而且论文存在一稿多投的现象,文中数据也有严重不妥。虽然相关人员在相关学术刊物中进行了答疑,此科研成果还是被质疑是国内科研造假又一案例。但是最终不了了之。纳米金刚石纳米材料的出现引起世界各国物理学家、化学家、材料学家及工程界、产业界广泛注意的新材料。本文对纳米材料的通性、金刚石的基本性质、纳米金刚石的性质与应用前景、烧结型纳米PCD的聚结机理及性质进行阐述,提示了纳米金刚石聚晶具有金刚石的纳米材料的双重特性,提出了制造纳米金刚石聚晶的可能性。纳米材料,具的1—nm的纳米尺寸结构,正是由于这种结构,使得它具有单个分子和体相材料之间的特殊性。这些年来,人们对纳米材料的研究已经渗透到许多研究领域。由于其所具有的特殊结构和性质以及广阔的应用前景越来越受到人们的广泛


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