书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
金刚石简介
由纯碳(C)组成的等轴晶系矿物。商品名称钻石。常见晶形为八面体、菱形十二面体，其次是立方体和前两种单形的聚晶，晶面常弯曲。与石墨同是碳元素的同质多象变体。其晶体的原子结构为每个碳原子都与相邻的4 个距离相等的碳原子形成共价键。这种紧密结合，密集牢固连结的晶体结构，使其与石墨大不相同，且具特殊的物理、光学特性。莫氏硬度为10，是自然界已知的最硬的物质。质纯者无色透明，一般略带淡黄、淡褐等色，偶见淡绿、红色、粉红、绿色、蓝色、紫色和黑色，有的可通过粒子轰击而改色。具标准的金刚光泽，折光率高达2.40～2.48，在紫外线或X 射线照射下发天蓝色或紫色荧光。比重3.47～3.56。有的金刚石具有良好的半导体性，导热系数比铜高数倍。透明色美的是贵重的宝石（钻石）的原料，因其具很高的硬度、辉度和火彩（具强色散性）在宝石中是无与伦比的，最受人们欢迎的宝石，其中透明无色或蓝色者价值最高。评价钻石的主要依据是重量、颜色、洁净度和切工四大要素。金刚石在自然界产出的特点之一是粒度细小，常见的多是重0.25 克拉（1 克拉等于0.2 克）以下的颗粒，大小1 克拉的钻石成品属于大钻，数量非常稀少。钻石以无色极透明为上品。世界有关国家均定有颜色等级系统，如中国分类法是以数字表示，85 色以上的金刚石才能琢磨为钻石，99～100 色则属于超特级。关于钻石的洁净度，是依钻石在10 倍放大镜下观察是否存在瑕疵（杂质、解理等缺陷）及瑕疵程度为依据，划分为6 个等级。至于钻石的切工亦十分讲究，需要充分利用宝石的自然条件，最大限度地展示钻石原料之美，尽量消除或掩蔽缺陷。标准钻石型在一般情况下有58 个刻面。除少量宝石级晶体外，金刚石一般用作精细研磨材料、高硬度切割工具、钻头、拉丝模、高温半导体和红外光谱仪部件等。1960 年以来还大量生产了用作磨料的人造金刚
金刚石材料 基本概念：金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），它是一种由纯 碳组成的矿物。金刚石的化学式NC----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚 石是一个巨分子,N个C的聚合体.只能用它的结构式表示. 代表材料：天然单晶金刚石，人造单晶金刚石，人造聚金刚石，CVD金刚石膜 1、天然单晶金刚石 天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。硬度达HV9000-10000，是自 然界中最硬的物质。这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺 寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋 利。可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于金刚石手术刀 切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。 天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。温度再高就会碳化。另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。 2、人造单晶金刚石 人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS) 生产的工业级单晶金刚石材料。这种材料硬度略逊于天然金刚石。其它性能都与 天然金刚石不相上下。由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。人造单晶金刚石刀具 随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。 3、人造聚晶金刚石 人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材 料。一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。根据 金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、 3.2mm、4.8mm等不同规格。而聚晶金Pcd 金刚石刀具 刚石的厚度一般在0.5mm左右。目前，国内生产的PCD直径已经达到19mm，而国外如GE公司最大的复合片直径已经做到58mm，戴比尔斯公司更达到了74mm。 根据制作刀具的需要可用激光或线切割切成不同尺寸和角度的刀头，制成车刀、镗刀、铣刀等。 PCD的硬度比天然金刚石低(HV6000左右)，但抗弯强度比天然金刚石高很多。另外，通过调整金刚石微粉的粒度和浓度，使PCD制品的机械物理性能发生改变，以适应不同材质、不同加工环境的需要，为刀具用户提供了多种选择。 PCD刀具比天然金刚石的的抗冲击和抗震性能高出很多。与硬质合金相比，硬度高出3-4倍；耐磨性和寿命高50-100倍；切削速度可提高5-20倍；粗糙度可达到Ra0.05μm。切削效率高、加工精度稳定。 PCD同天然金刚石一样，不适合加工钢和铸铁。这种刀具主要用于加工有色金属及非金属材料，如：铝、铜、锌、金、银、铂及其合金，还有陶瓷、碳纤维、橡胶、塑料等。PCD
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 金刚石性能介绍 金刚石在自然界材料中具有特别优异的机械性能、热学性能、透光性、纵 波声速、半导体性能及化学惰性，是一种全方位的不可替代的特殊多功能材 料。用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition 简称CVD)方法生长的金刚石膜具有与颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石几乎完全相同的性能，但却克服 了小颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石尺寸大小的限制。材料学家一致认为 只有这种连续性大尺寸块状材料，才能使得金刚石全部优异性能得到充分的发挥。金刚石膜的优异性能主要表现在以下几个方面： 1.机械性能：金刚石在已知材料中硬度最高(维氏硬度可达10,400kg/mm2 本站注：约合102GPa)、耐磨性最好且摩擦系数极低。CVD 金刚石膜中不含任何粘结剂，其多晶结构又使其在各个方向具有几乎相同的硬度，且没有解理面，因此其综合机械性能兼具 单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，而在一定程度上又克服了它们的不 足，而且价格低廉。它不仅可代替天然金刚石、高压人造单晶金刚石和聚晶金 刚石在机械领域应用而且大大拓宽了其应用范围：如制造各种适合拉制软硬丝 的高性能拉丝模具；焊接型CVD 金刚石工具(使用寿命超过PCD 工具的1-3 倍)；制作形状较为复杂的CVD 金刚石涂层硬质合金刀具(使用寿命比涂层前提高10-50 倍)；其低摩擦系数还可用于摩擦部件如轴承的耐磨涂层等。据国外专家统计，仅应用于超硬材料方面就可以开发、改造出二千多种新产品。 2.声学性能：金刚石在所有材料中的传声速度最快，为18.2km/s。利用此性能不仅能制作频率响应超过5GHz 的声表面波器件(这种最高频响声表面波器件在通信领域的应用极其广泛)而且还可制作频响达60kHz 以上的超高保真扬声器及性 能最优异的声传感器。 3.热学性能：天然金刚石热导率达20W/cm.K, 为所有物质中最高者, 比SiC 大4 倍, 比Si 大13 倍, 比GaAs 大43 倍, 是Cu 和Ag
钻石介绍 1.1 概述 钻石是以矿物金刚石为材料的宝石，即是在大小、颜色、净度等方面达到宝石学要求金刚石。钻石的英文名称为Diamond，起源于希腊语adams，有“坚硬无比”之意。钻石是自然界最硬的物质，它能刻划所有物质，可谓无坚不摧，因此，钻石坚硬耐久。 除此之外，钻石是世界上透明物质中折射率最高的少数几种材料之一，因此，钻石反射光的能力很强，具有典型的金刚光泽。而且，钻石按科学设计的款式切磨，能把表面以及入射到内部的光全部反射出来，使整个钻石闪烁着耀眼的光芒；钻石的色散很大，即对不同波长的单色光，折射率的差别也很大。当白光射入切磨好的钻石中时，因白光中不同波长的单色光折射率不同，将使不同颜色的单色光分开，经多次内部反射透出钻石时，其分开的程度会更大。由于这种色散现象，使钻石呈现五颜六色的闪光，即火彩，显得异常美丽迷人；钻石十分稀少，即便是南非产钻石的富矿，平均也要大约开采20吨矿石，才能获得1克拉宝石级钻石。钻石之所以如此珍贵、如此具有魅力，由此可见一斑。钻石有着“宝石之王”的美誉。围绕钻石的阴谋、战争、冒险故事和传说流传不断，是其它任何宝石都无法比拟的。 1.2 基本性质 1.2.1 结晶学性质 （1）晶系：等轴晶系。 （2）结晶习性：常为八面体，菱形十二面体和立方体等，还有几种单形组成的聚形（图2-1-1）。 图2-1-1 钻石原石的常见结晶习性 （3）表面特征：由于钻石晶体发育三个方向完全的八面体解理，因此在表面具有明显的解理纹，成为鉴定钻石原石重要的依据。 1.2.2 化学成分 钻石为单质矿物，化学分子式为C。C原子之间以共价键相联结，其结合十分牢固，导致钻石具有高硬度、高熔点、高绝缘性和强化学稳定性等特征。除C外，钻石还可能含N、B等微量成分，并因此可将钻石分为两种类型，即Ⅰ型和Ⅱ型。 1、Ⅰ型钻石
金刚石的成因研究 一、金刚石的基本特征 1．化学成分 除碳外，还经常含硅、铝、钙、镁、锰、铬、铁、氮和硼等杂质元素。除氮和硼外，其它杂质元素多以包裹体的形式存在，如磁铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石墨等。宝石级金刚石含杂质很少，研究证明主要杂质元素是氮和硼，并因此可划分出不同的类型，含氮者称Ⅰ型，其中若氮聚集成片晶，为Ⅰa型，若氮少且成分散状，则为Ⅰb型；不含氮者为Ⅱ型，其中含硼者为Ⅱb型，不含硼者为Ⅱa型。 2．物理性质[1] 金刚石纯净的为无色透明，常见的有含石墨包体的呈黑色，含铬的呈天蓝色，含铝或氮的呈黄色，此外还有较常见的褐色、烟灰色及少到罕见的乳白色、浅绿色、玫瑰色、红色、紫色、蓝色等金刚石。 金刚石的硬度是物质中最坚硬的，它的硬度是矿物硬度中最高的，为10（莫斯硬度）。严格的测量矿物硬度的大小是用绝对硬度—显微硬度计，金刚石的显微硬度为8000-10000kg/mm2，是刚玉的3-4倍，是石英的8倍。 金刚石的比重为3.47~3.56，抗磨性好，熔点高，约为4000℃，化学性质稳定，绝缘性好，耐酸、耐碱。具发光性，日光曝晒后或强光照射后，夜间在暗室中发出淡青蓝色磷光，在紫外线照射下发绿色、天蓝色或紫色萤光或不发光，不同地区的金刚石所发光色不同。并且钻石的热导率是所有矿物中最高的。 3．晶体特征 金刚石的晶体结构具立方面心晶胞。碳原子除位于立方体晶胞的角顶及面中心外，把此立方体晶胞划分成八个小立方体，则在相间排列的小立方体中心还存在着碳原子。 图表 1 金刚石的晶体结构 每一碳原子周围有四个碳原子围绕，形成四面体配位，整个构造可视为以角顶连接的四面体组合图一。碳原子间以共价键连结，致使金刚石具有高硬度、高熔点、不导电、化学性质稳定以及很强的抗酸性和抗碱性等特征。 金刚石晶体为立方晶系其结晶习性最常见是八面体，此外，还有立方体、菱形十二面体以及变立方体等。也有呈磨圆的或呈扁平的，双晶常见。
金刚石知识大全简介 物竞编号：1747 中文名称：金刚石 英文名称：Diamond 分子式：C 分子量：12.01 编号系统 CAS号：7782-40-3 MDL号：MFCD00211867 EINECS号：231-953-2 RTECS号：HL4158550 BRN号： PubChem号： 物性数据 1. 性状：粉末 2. 密度(g/mL at 25°C)： 3.5 分子结构数据
1.金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。 2.金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。 3. 金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。 4. 在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。 5.钻石的摩氏硬度为10;由于硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为3.52g/cm3，折射率为2.417，色散率为0.044。 计算化学数据 1、疏水参数计算参考值(XlogP)：-1.1 2、氢键供体数量：0 3、氢键受体数量：2 4、可旋转化学键数量：0
检测方法FT-IR，XRR，拉曼 这个方法是一个俄罗斯人首先提出的，由此可见俄罗斯人的确很牛。 这种方法可以合成大面积金刚石薄膜，大面积哦，这是由于现在可以得到很大规模的等离子体，所以这种方法在研究领域可谓不可多得，只用甲烷就可以得到大面积的金刚石。 CVD金刚石可以用各种方法合成，其中晶粒生长速度最快的则为热等离子体CVD工艺。我们试验室过去曾试图用DC等离子体CVD工艺合成金刚石厚膜，并就膜与基底的附着强度和膜的性质作过探讨。但是，热等离子体工艺存在沉积面积和膜质量都不如其它CVD工艺等问题。CVD金刚石薄膜应用中对扩大沉积面积有着强烈的需求。 金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度、高耐磨率、良好的抗腐蚀性、低的摩擦系数、高的光学透射率(对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明) 、高的光学折射率、高空穴迁移率、极佳的化学惰性,既是热的良导体,又是电的绝缘体,掺杂后可形成P和N型的半导体。金刚石有如此多优异性能,因而在国民经济上有着广泛的用途。金刚石从真空紫外光波段到远红外光波段对光线是完全透明的，因此金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好，可用作红外光学窗口和透镜的保护性涂层。以及在恶劣环境下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。在工业制造领域，需要大量轻量化、高强度的材料，用具有高硬度、高耐磨性的金刚石制成的刀具有长寿命、高加工精度、高加工质量等优异特性，而将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面不仅价格大大低于聚晶金刚石刀具，而且可以制备出具有复杂几何形状的金刚石涂膜刀具，在加工非铁系材料领域具有广阔的应用前景。金刚石在室温下具有最高的热导率，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。金刚石能掺杂为P和N型的半导体,与现有半导体材料相比，具有最低的介电常数，最高的禁带宽度，较高稳定性,很高的电子及空穴迁移率和最高的热导率,性能远优于Si半导体,是替代Si的理想材料。它有可能用于制备微波甚至于毫米波段超高速计算机芯片，高电压高速开关及固体功率放大器，而工作温度更可达600摄氏度。金刚石制备电子器件的应用已取得了初步的结果，如金刚石薄膜发光管、金刚石薄膜场效应管、金刚石薄膜热敏电阻等金刚石制备电子器件的应用。但天然金刚石价格昂贵、数量稀少，人们一直在寻求人工合成金刚石的方法。传统上,依据热力学原理，人们利用石墨在高温高压下合成金刚石。但这种传统方法需要高温高压,对设备要求比较高,条件比较苛刻,导致合成的金刚石价格较贵。在20世纪80年代初,一种新的方法出现了,那就是微波等离子体化学气相法合成金刚石薄膜（CVD）制备金刚石薄膜，它成本低，质量高，有利于大规模合成利用,且装置简单,能量集中,反应条件易于控制,产物比较纯净,成为当前研究的主要方向和热点。现在该领域的最新进展是用微波化学气相合成法合成纳米级的金刚石薄膜,纳米级金刚石薄膜除了有普通微米级金刚石薄膜的性质外,还具有高光洁度,高韧性,低场放射电压,是具有广阔应用前景的新材料。摩擦系数低,光洁度高,颗粒极细,硬度高,耐磨度高,可广泛应用医疗,交通,航空航天,工业制造
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 金刚石简介 由纯碳(C)组成的等轴晶系矿物。商品名称钻石。常见晶形为八面体、菱形十二面体，其次是立方体和前两种单形的聚晶，晶面常弯曲。与石墨同是碳元素的同质多象变体。其晶体的原子结构为每个碳原子都与相邻的4 个距离相等的碳原子形成共价键。这种紧密结合，密集牢固连结的晶体结构，使其与石墨大不相同，且具特殊的物理、光学特性。莫氏硬度为10，是自然界已知的最硬的物质。质纯者无色透明，一般略带淡黄、淡褐等色，偶见淡绿、红色、粉红、绿色、蓝色、紫色和黑色，有的可通过粒子轰击而改色。具标准的金刚光泽，折光率高达2.40～2.48，在紫外线或X 射线照射下发天蓝色或紫色荧光。比重3.47～3.56。有的金刚石具有良好的半导体性，导热系数比铜高数倍。透明色美的是贵重的宝石（钻石）的原料，因其具很高的硬度、辉度和火彩（具强色散性）在宝石中是无与伦比的，最受人们欢迎的宝石，其中透明无色或蓝色者价值最高。评价钻石的主要依据是重量、颜色、洁净度和切工四大要素。金刚石在自然界产出的特点之一是粒度细小，常见的多是重0.25 克拉（1 克拉等于0.2 克）以下的颗粒，大小1 克拉的钻石成品属于大钻，数量非常稀少。钻石以无色极透明为上品。世界有关国家均定有颜色等级系统，如中国分类法是以数字表示，85 色以上的金刚石才能琢磨为钻石，99～100 色则属于超特级。关于钻石的洁净度，是依钻石在10 倍放大镜下观察是否存在瑕疵（杂质、解理等缺陷）及瑕疵程度为依据，划分为6 个等级。至于钻石的切工亦十分讲究，需要充分利用宝石的自然条件，最大限度地展示钻石原料之美，尽量消除或掩蔽缺陷。标准钻石型在一般情况下有58 个刻面。除少量宝石级晶体外，金刚石一般用作精细研磨材料、高硬度切割工具、钻头、拉丝模、高温半导体和红外光谱仪部件等。1960 年以来还大量生产了用作磨料的人造金刚
硫对金刚石大单晶合成的影响 摘要 金刚石是具有诸多优异性能的极限材料，广泛用于工业、科技、国防、医疗卫生等领域。掺硫金刚石具有诸多优良的性质,比普通金刚石显示出更优异的性能，因而成为当前金刚石掺杂中的研究热点。 本文是通过将一定比例的硫粉均匀的加入到金刚石合成体系中，在六面顶压机上利用高温高压方法合成掺硫金刚石。实验通过设置掺硫梯度，研究了不同含量的硫对金刚石合成的影响。实验分为两个部分进行研究：（1）实验摸索阶段：通过合成不掺加硫的金刚石确定实验条件，最终确定实验条件为，压力：74.5Mpa，晶床和堵头尺寸：6mm和7mm；（2）掺硫金刚石合成阶段：在第一阶段设置的实验条件下，将不同比例的硫粉掺入金刚石合成体系中，合成金刚石。通过研究发现：随着系统中的硫含量的增加，金刚石晶体的颜色开始逐渐发生变化，由黄色逐渐变为暗黄和黑色。同时随着含硫量的增加，晶体的尺寸和完整度减少，而且晶体表面上的凹坑越来越严重，并且晶体中包裹体含量增加，并由弥散状逐渐增加到贯穿整个晶体内部。通过对掺硫和未掺硫的金刚石拉曼图谱进行对比，我们得出在误差允许的范围内拉曼峰和半高宽都基本在很小范围内波动，金刚石拉曼峰基本没有变化。 关键字：金刚石；高温高压；硫掺杂。
Abstract Diamond is the ultimate material has many excellent properties, is widely used in industry, science and te chnology, national defense, medical and health fields. Sulfur doped diamond has many excellent properties, than ordinary diamond shows more excellent performance, has become the current research focus of doping of diamond. This paper is sulfur powder through a certain proportion of the evenly added to the diamond synthetic system, synthesis of sulfur doped diamond by using high temperature and high pressure in the six cubic press. The experiment by setting the sulfur doping gradient, the effects of different content of sulfur in diamond synthesis. The experiment was divided into two parts: (1) experiment fumble stage: the experimental conditions were determined by synthesis without addition of sulfur diamond, ultimately determine the experimental conditions, pressure: 74.5Mpa, crystal bed and plug size: 6mm and 7mm; (2) sulfur doped diamond synthesis stage: the first stage setting next, the sulfur powder by adding different proportion into diamond synthesis system,synthetic diamond. Through the study found that: with the increase of sulfur content in the system, the color of diamond crystals gradually began to change, gradually change from yellow to dark yellow and black. At the same time with the increase of sulfur content, size and the integrity of the crystal is reduced, and pits on the surface of crystal is more and more serious,and
碳的几种单质 教学目标 知识目标 了解金刚石、石墨等碳的单质的物理性质和用途； 通过分析金刚石、石墨是由碳元素组成的两种不同单质，进一步理解元素和单质这两个基本概念的区别和联系。 能力目标 通过三种单质用途的学习，继续深化“结构决定性质”思路，培养对比思维能力； 发展和培养学生的实验观察能力和从现象到本质的思维能力。 情感目标 通过碳单质的学习，了解同一元素可以组成不同物质，提高学习化学兴趣； 通过C60的学习，拓展课堂学习，开阔学生视野，了解化学与社会。 教学建议 教材分析： 碳单质（金刚石、石墨、球碳等）是初中学生学习氧气、氢气之后首次全面学习的固态非金属单质。此节内容起着承上启下的作用，它是氧气、氢气学习的继续，同时为后面学习金属单质打下基础。 碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳，做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习，而后介绍球碳，符合学生认知规律，由宜到难，由远及近，又熟悉到陌生，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。 另外，教材编排首先对碳的典型单质——金刚石和石墨的结构、物理性质、用途进行学习，而后再简介无定型碳，最后安排碳单质的化学性质学习，旨在使学生从感性上理解碳单质结构不同，物理性质不同，但化学性质几乎相同。 课堂引入指导 法一：璀灿的钻石，普通的铅笔芯，取暖用的煤，光合作用的原料——二氧化碳，“工业血液”石油等物质之间有什么相互联系？学完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我们先来学习“第一节碳的几种单质”。 法二：石墨、木炭能变成钻石吗？学习完《碳和碳的化合物》后你将自己得出结论。 关于球碳（C60）的建议： 球碳是碳的又一同素异形体，是科学家的最新发现，建议补充介绍。如何介绍，应根据学生状况而定。生源较好的学校应对照金刚石、石墨的结构介绍球碳的结构，简单介绍球碳的用途，有条件的学校课安排学生上网查阅球碳的发现史及其它资料。生源机较差的学校至少应介绍球碳也是碳单质的一种，结构独特，性质特殊。教学时适当介绍球碳，对学生感受科学的发展大有益处。如果程度更好的学校，课安排学生探究活动，主题是关于球碳的调查。课下调查，课上交流汇报，从而培养学生探究能力、语言表达能力。 关于知识讲解指导： 1.尽量让学生观察金刚石、石墨、木炭、活性炭等让学生对透明、硬、软、划痕、疏松多孔、细等字眼有深刻的感性认识。 2.归纳对比学习是学习差异性较好的方法，具体操作时以列表方式较好。 3.讲解金刚石、石墨的物理性质差异时不可过分深入，否则会分散学生注意力，提高学习难度。 4.应深刻理解教材。讲金刚石时应突出“硬”，讲石墨时要突出“软”，讲无定形碳应以木炭为主，突出吸附作用。 5.本部分内容知识即贴近生活，又是贴近现代科技发展新动向，适当补充是十分必要的。如碳纤维等。 课程结束指导 1.合成金刚石是人类的梦想，让学生课外研究金刚石合成的历史、主要问题、现阶段水平等会极大提高学生学习化学的兴趣和积极性，是学生学习文献研究的科学研究方法的一个教好的例子。 2.研究是当今世界科学研究的热门话题，让学生寻找这方面的资料学习，有利于学生科学探索精神的培养。 课外实验指导 木炭制备可以利用铝箔隔绝空气，加热干馏火柴杆的方法来制取。让学生在家庭中完成，有利于学生对木材干馏和其液、气产物的理解，有利于学生观察能力的提高。
金刚石 金刚石晶莹美丽，光彩夺目，是自然界最硬的矿石。在所有物质中，它的硬度最大。测定物质硬度的刻画法规定，以金刚石的硬度为10来度量其它物质的硬度。例如Cr的硬度为9、Fe为4.5、Pb为1.5、钠为0.4等。在所有单质中，它的熔点最高，达3823K。 金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。 由于金刚石晶体中C—C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。 室温下，金刚石对所有的化学试剂都显惰性，但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成CO2。
金刚石俗称钻石，除用作装饰品外，主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具，是重要的现代工业原料，价格十分昂贵。 石墨 石墨乌黑柔软，是世界上最软的矿石。石墨的密度比金刚石小，熔点比金刚石仅低50K，为3773K。 在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m 中心m电子的大∏键(键)。这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。 石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。石墨质软具有润滑性。
由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。 由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。 碳六十 20世纪80年代中期，人们发现了碳元素的第三种同素异形体——C60。 碳六十的发现和结构特点 1996年10月7日，瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予Robert FCurl，Jr(美国)、Harold WKroto(英国)和Richard ESmalley(美国)，以表彰他们发现C60。 1995年9月初，在美国得克萨斯州Rice大学的Smalley实验室里，Kroto等为了模拟N型红巨星附近大气中的碳原子簇的形成过
纳米金刚石应用及分散方法简介 金刚石粉体在工业上作为一种超硬材料，被广泛应用于切削、磨削、耐磨涂层、抛光等领域。本文将重点介绍纳米金刚石微粉在抛光领 域的应用及其分散方法。欧美俄等国开展纳米金刚石讨论较早，具备了 纳米金刚石抛光液、抛光膏的生产本领，国内在纳米金刚石抛光液制备 领域的讨论刚起步。技术水平与国外相比还有肯定的差距。 一、纳米金刚石在抛光领域应用简介 纳米金刚石抛光液以其优异的性能广泛应用于半导体硅片抛光、 计算机硬盘基片、计算机顶头抛光、精密陶瓷、人造晶体、硬质合金、 宝石抛光等领域。俄罗斯用纳米金刚石抛光石英、光学玻璃等，其抛光 表面粗糙度达到1nm.纳米金刚石的应用显示出很多优点。由于超细、超硬，使得光学抛光中的难题迎刃而解。 精细抛光是光学抛光中的难题，原工艺方法是把磨料反复使用， 需要几十小时，效率很低。现在使用了纳米金刚石，使抛光速度大大提高。抛光相同的工件所需的时间仅需十几小时至几非常钟，效率提高数 十倍至数百倍。 二、纳米金刚石分散问题探讨 纳米金刚石颗粒表面的大量原子悬空键使其化学活性大大提高， 特别大的表面积，使其有巨大的表面能，简单形成硬的难以解聚的团聚 体是不可避开的。所以纳米金刚石在介质中散稳定性差，简单发生团聚，使其在应用过程中受到严重制约。也就是说，纳米金刚石抛光液制备的 关键技术是纳米金刚石在介质中的长期稳定分散及粒度的均一性、这是 一道世界性技术难题。 纳米金刚石干粉团粒度平均达2m.纳米金刚石表而含有大量有机官能团，重要为一OH（羟基）、一C=O（羰基）、一COOH（羧基）以及一些含氮的基团，所占面积可达颗粒表面的10%～25%.这些含氧活性基团
2024年半导体用金刚石材料市场分析现状 简介 金刚石是一种非常优质和耐用的材料，具有优异的热导性和机械硬度。随着半导体行业的发展，金刚石材料在半导体制造中的应用也越来越广泛。本文将对半导体用金刚石材料市场的现状进行分析。 市场规模 半导体用金刚石材料市场的规模与半导体行业的需求密切相关。目前，全球半导体行业正经历着快速增长。特别是在移动通信、人工智能和物联网等领域的发展推动下，半导体市场需求不断增加。由于金刚石材料具有独特的性能，能够满足高温、高功率和高频率的应用需求，因此半导体用金刚石材料的市场也在迅速扩大。 主要应用领域 半导体用金刚石材料广泛应用于射频功率放大器、高温电子器件和功率超大规模集成电路等领域。在射频功率放大器领域，金刚石材料可用于制造高功率微波器件，具有优异的导热性能。在高温电子器件领域，金刚石材料可用于制造高温传感器和高温电源装置，因其热稳定性和耐腐蚀性能超过其他材料。在功率超大规模集成电路领域，金刚石材料可用于制造高功率、高频率和高效率的芯片，提高设备的性能和可靠性。
市场竞争情况 目前，半导体用金刚石材料市场上存在着一些主要的竞争对手。从供应商方面来看，Adamant Namiki、Sumitomo Electric和Element Six等公司是市场的领军者。这些公司在金刚石材料的研发和生产方面具有较强的实力，并且与多家半导体制造商建立了长期合作关系。在需求方面，半导体制造商对金刚石材料的需求量不断增加，但同时也存在对成本和质量的要求，这对供应商提出了挑战。 市场发展趋势 随着半导体行业的不断发展，半导体用金刚石材料市场有望继续增长。未来几年，移动通信、人工智能和物联网等领域的快速发展将推动半导体市场的需求。同时，半导体制造技术的不断进步和对高温、高功率和高频率应用的需求将促使金刚石材料的应用进一步扩大。另外，随着金刚石材料的价格逐渐下降和加工技术的改进，半导体制造商对金刚石材料的采购成本将进一步降低。 总结 半导体用金刚石材料市场在半导体行业的发展推动下呈现良好的增长态势。金刚 石材料在射频功率放大器、高温电子器件和功率超大规模集成电路等领域具有广泛的应用前景。市场竞争激烈，主要供应商均积极研发和创新，以满足半导体制造商的需求。未来随着技术进步和市场需求的增加，半导体用金刚石材料市场有望继续扩大。
宝石矿物 简介 宝石是什么？宝石是指色泽美丽，透明度好，硬度高，化学性质稳定矿物单晶体。以价格稀有程度，社会公认为尺度。可分为珍贵宝石和普通宝石。金刚石、祖母绿、海蓝宝石、红宝石、蓝宝石等属珍贵宝石；紫水晶等较为常见属普通宝石。 下面介绍几种属于珍贵矿物的宝石。 一、金刚石—宝石之王 金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的多象变体，只不过是结晶的形状不同而已。常呈八面体或菱形十二面体晶形，晶面常鼓起成球面。纯者无色透明，一般常带黄、蓝、褐、黑等色。金刚光泽，在紫外线和X线照射下发天蓝色或浅紫色莹光。硬度为10，是自然界最硬的矿物。性脆，比重为 3.5-3.52。有些金刚石体具有良好的半导体性和导热性。金刚石在工业上大有用途，主要用于做红外窗口，高温半导体器件，金刚石散热片等，质量差的金刚石用作高硬度的切削，研磨材料。金刚石还用作高级工艺装饰品材料。金刚石产于金伯利岩中，当矿岩石风化后，它转入砂矿中。 二、刚玉石 刚玉的化学成分为AI2O3，有时含微量铁、钛、铬等。
三方晶体。晶体成腰鼓状，集合体呈粒状或块状。一般为蓝灰、黄灰色、含铁者呈褐色，无色透明者称“白玉”。蓝色透明的叫“蓝宝石”，（含钛），红色透明的叫“红宝石”（含铬）呈现放射状变彩的叫“星彩”刚玉。佩带刚玉宝石饰品，被欧洲一些国的王室认为是高贵，典雅和气度的象征。玻璃光泽，硬度9，比重为3.95-4.1，熔点高，不溶于酸，化学性质稳定。产于富铝而贫硅的深成火成岩及变质岩中。由于硬度高，作为研磨材料和精密仪器的轴承。透明色美的刚玉是名贵的宝石。红宝石的单晶用作激光材料。近年来，人工合成的红宝石，广泛应用于工业技术上。 三、金绿宝石 金绿宝石的化学成分为BeAI2O4，常含微量铬和铁，正交晶系。单晶体呈假六方形，板状或短柱状；结合体成细粒状。透明至微透明，玻璃光泽，硬度为8.5，比重为3.7。常呈黄绿色，无色者少见；具有光彩度变化如猫睛者称“金绿猫睛石”；绿色而在灯光下变化紫红色者称“变石”。一般生长在花岗伟晶岩和矽卡岩中。“金绿猫睛石”和“变石”均属各贵的宝石。“金绿猫睛石”又称猫睛石，又叫猫眼宝石。还有一种水晶的亚种，内含苞欲放隐晶质，蓝灰等色具有细绢光泽和纤维状细纹。由于某部分含苞欲放隐晶质。这种水晶和某些金绿宝石经琢磨后，随着观察方向的变动，可闪耀一道如猫眼中的“活光”，所以叫“猫儿眼宝石”。因此
磨料的种类 磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。 一、天然磨料 自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。常用的天然磨料有以下几种： 1．金刚石 金刚石是目前已知最硬的物质，其显微硬度为98.59Gpa。金刚石是碳的同素异型体，主要成份是碳，另外还含有0.02~4.8%的杂质，比重为3.15~3.53g/cm3。其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。 金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力的作用越强，金刚石的计量单位是克拉，1克拉=0.2g。 天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面： （1）用于修整砂轮； （2）磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。 2．天然刚玉 天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种： （1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等； （2）普通刚玉，呈黑色或棕红色； （3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它是一种集合晶体，硬度较低。 在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。 3．石榴石 石榴石的晶形较好，显微硬度为13.33Gpa。属于石榴石的矿物种类很多，但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%。 4。石英
石英的化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。显微硬度为8.04 Gpa，可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。 随着科学技术的发展，人造磨料的品种已达几十种之多，天然磨料由于自身的缺陷，已被越来越多的人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类的天然磨料用量甚微。 二、人造磨料 人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类磨料的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。 1．刚玉系列人造磨料 属于刚玉系的人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。 （1）棕刚玉（A） 棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中，无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属，为些金属结合在一起成为铁合金，由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中。 棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉，三方晶系，少量的矿物杂质有：硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石（又称莫来石）、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。 棕刚玉的抗破碎能力较强，抗氧化、抗腐蚀，具有良好的化学稳定性，是一种用途广泛的磨料。适用于磨削抗张强度高的金属材料，如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨，磨加工螺纹和齿轮等，白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料。 （3）铬刚玉（PA） 铬刚玉的冶炼工艺与白刚玉相同，只是在冶炼过程中加入一定量的氧化铬，呈浅紫色或玫瑰色。 铬刚玉中由于引入Cr3+改善了磨料的韧性，其韧性较白刚玉高，而硬度与白刚玉相近，用于加工韧性较大的材料时，其加工效率比白刚玉高，并且工件表面的光洁度也较好，铬刚玉适应于加工韧性高的淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件。
著名科学家的简介事迹1 金刚石作为一种稀有的贵重物品，自古以来就是财富的重要象征。 在大自然中，金刚石以极少的矿藏量深埋在地底下。偏偏是这种少得出奇的金刚石具有世界万物中独一无二的特_：它是自然界中最硬的一种矿石。金刚石的这一特_，使它具有广泛的社会用途：有人将它镶嵌在金光闪闪的戒指、耳环等首饰中，以象征坚贞不渝的爱情;有人把它制成锋利无比的金刚钻，用来切割钢铁、玻璃等等。 可是，储量如此稀缺的金刚石，远远满足不了社会对它的巨大需求。渴望拥有金刚石的人往往会天真地想，要是有一天金刚石能成为大量存在的物品，那该多好! 1893年，法国科学院宣布了一条振奋人心的消息：法国化学家莫瓦桑尴地研制出了人造金刚石! 片刻间，这一__的特大喜讯传遍全法国，传遍全世界。人们轰动了，法国轰动了，世界轰动了!莫瓦桑一下成为新闻媒介的焦点，成为人们心目中巨额财富的生产者，在法国，甚至有人称他为“世界富翁”。 早在发明人造金刚石之前，莫瓦桑已经是法国一位颇负盛名的化学家了。1886年，莫瓦桑首先制取了单质_。6年后。他又发明了高温电炉。不过，莫瓦桑并没有被鲜花和荣誉绊住前进的步伐，在科学的道路上，他仍旧一如既往地孜孜进取。 有一次，莫瓦桑准备进行一项化学实验，需要用一种镶有金刚石的特殊器具。这种器具非常昂贵，因此实验室里的助手们倍加爱护。
早上，莫瓦桑来到实验室，做好实验前的准备工作。这时，各项仪器都准备好了，讐找不到那镶有金刚石的昂贵器具。奇怪，怎么会突然不见了呢? 助手突然惊叫起来：“啊?门好像被撬过了!莫非有小偷光顾?” 莫瓦桑仔细一看，可不是，门锁很明显被人撬开过。进实验室前，谁也没有留意到。这么说，小偷看上那昂贵的金刚石了。 这桩意外使莫瓦桑萌生了一个念头：“天然金刚石如此稀少而昂贵，如果能人工制造金刚石，该有多好!” 可这谈何容易!作为化学家，莫瓦桑心里最清楚：“点石成金”这不过是美好的神话。要想制造金刚石首先要弄清楚金刚石的主要万分并了解它是怎样形成的。 翻阅了许多资料这后，莫瓦桑了解到，金刚石的主要万分是碳。至于它是如何形成的，在这方面研究的成果很少，只有德布雷曾提出金刚石是在高温高压下形成的。 紧接着莫瓦桑想到，要人工制造金刚石，得有可供加工的原材料。选什么材料才合适呢?还从未有人作过这方面的尝试，看来，一切要靠自己摸索了。 有一回，有机化学家和矿物学家查理·弗里德尔在法国科学院作了一个关于陨石研究的报告，莫瓦桑也参加了。 在报告中，查理·弗里德尔说：“陨石实际上是大铁块，它里面含有极先是的金刚石晶体。” 听到这儿，莫瓦桑猛地想到：石墨矿中也常混有极微量的金刚石晶体，那么，在陨石和石墨矿的形成过程中，是否可以产生金刚石晶体呢?
金刚石的成因及其矿床形成背景综述 摘要:金刚石既是一种昂贵的、永恒的宝石资源,又是现代工业和国防建设中不可缺少的矿 物原料,它是在特定的温、压条件下,由独特的地质作用形成的特种矿产。尽管他可能存在 着多种成因和原生矿床,但捕虏晶成因迄今仍占主导地位,而具有工业价值的原生金刚石矿 床则主要是金伯利岩型和钾镁煌斑岩型,其主要产出的地理分布基本遵循克利福德定律。 关键词:金刚石成因矿床 1 前言 金刚石是一种昂贵的、永恒的宝石资源,又是现代工业和国防建设不可缺少的矿物原料p 2 成因 对于金刚石的成因,历史上曾有多种不同的看法,总体可概括为如下两种[3]:上个世纪八十年代以前居于主导地位的岩浆成因,其认为金刚石是在金伯利岩或钾镁煌斑岩中结晶形成的;上个世纪八十年代初期以来居于主导地位的捕虏晶成因,其相关理论依据主要有: (1)金刚石与寄主岩石间的时间差,即:金刚石包体的铷、锶同位素测年确定金刚石的结晶年龄为32~34亿年,而金刚石寄主岩的侵入年龄往往低于16亿年[4]。两者形成时间的巨大差异表明,后期形成的金刚石寄主岩只是将早期已结晶形成的金刚石运移至地表。 (2)在原生矿床中发现了含金刚石的榴辉岩和方辉橄榄岩捕虏体,这说明金刚石在地幔中形成和被两种地幔岩捕获,携带金刚石包裹体的地幔岩被金伯利岩带到了地表,其直接证明了寄主岩中的金刚石属于捕虏晶成因。 (3)全世界不同地区的产出的金刚石,其内部包裹体矿物基本相似。 (4)金刚石表面往往具熔蚀、再生、变形纹等,这说明金刚石在上地幔中已经形成并在后期被运到地表的过程中经历了变质变形作用及再生加大作用。
金刚石的“捕虏晶”成因说虽然占据主导地位,但它并不排除金刚石还可能存在其它的成因。基于球粒陨石中普遍存在有金刚石,有人提出了金刚石源于“宇宙成因”。此外,也有人提出了金刚石源于“变质成因”、金刚石的“二次形成说”以及火山口炸裂的过程中聚结形成等观点。 3 成矿背景 金伯利岩中的金刚石矿床的开采已有着悠久的历史,而金伯利岩岩浆活动则主要限于大陆克拉通地区,多数金伯利岩型金刚石矿床分布于太古宙克拉通上[3]。Clifford最早认识到,金伯利岩岩浆的活动局限于古老克拉通地区内。金伯利岩的形成时代较广,从元古宙(l950Ma)直至新生代(20-30Ma)都有。从世界范围来看,晚侏罗世-白垩纪是金伯利岩岩浆活动的主要时期。通常,产生金伯利岩的克拉通地区内有一个很老的太古宙地核(>2400Ma),并镶嵌在比较年轻的元古宙造山带的边缘(>1000Ma),其中:有经济价值的含金刚石金伯利岩则往往分布在具有太古宙(>2400Ma)基底的克拉通内。 从全球构造来看,含金刚石的金伯利岩和钾镁煌斑岩的地理分布基本遵循克利福德(Clifford)定律,即:仅分布于古老稳定的克拉通内[3]。在p 钻石是指能到达宝石级的金刚石,“宝石之王”的地位决定了其价值非常巨大。未达宝石级的金刚石同样具有特别重要的意义,其坚硬无比的特点决定了它可以作为一种极好的超硬材料,可以用以制作特殊的切削刀具、磨具以及钻头等。尽管金刚石的原生矿床种类可能会有很多,但迄今所知的具有工业价值的原生金刚石矿床主要是金伯利岩和钾镁煌斑岩,其主要产出的地理分布基本遵循克利福德定律,即:仅分布于古老稳定的克拉通内。 参考文献 [1] 梅建明,邹洁涟.世界金刚石资源与钻石市场[J].上海地质,2000. [2] 黄宣镇.世界金刚石矿产分布概况[J].中国非金属矿工业导刊,2002. [3] 徐向珍.新疆和田西北部金刚石成矿地质条件分析(硕士学位论文,导师:赵磊)[D]. 2006. [4] 涂怀奎.金刚石矿床成矿特征和找矿方向讨论[J].建材地质,1997. 第一作者简介:谢惠媚(1982-), 女, 广东河源人, 助理工程师, 主要从事资