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金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用研究金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用研究引言随着全球人口的增加和经济的发展，水资源日益稀缺，水污染问题也日益严重。
传统的污水处理方法难以有效地去除有机物、无机物、重金属等污染物，同时还存在处理成本高、操作复杂等问题。
因此，开发一种高效、环保、经济的污水处理技术是十分迫切的。
金刚石薄膜电极作为一种新型的电化学材料，具有良好的化学稳定性、高电导率、高机械强度和优良的抗腐蚀性能。
近年来，越来越多的研究表明金刚石薄膜电极在污水处理领域具有广泛的应用前景。
本文将对金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用进行综述，以期为相关研究提供参考和借鉴。
一、金刚石薄膜电极的电化学特性1.1 金刚石薄膜电极的制备方法金刚石薄膜电极的制备方法主要包括化学气相沉积法、磁控溅射法等。
其中，化学气相沉积法是目前最常用的制备金刚石薄膜电极的方法，通过控制沉积参数可以得到不同结构和性能的金刚石薄膜电极。
1.2 金刚石薄膜电极的表面性质金刚石薄膜电极具有很高的表面能和较低的电子亲和能，其表面具有良好的亲水性和导电性。
同时，金刚石薄膜电极的表面具有很高的绝缘性，可以显著减少电化学反应的副反应，提高污水处理效率。
1.3 金刚石薄膜电极的电化学性能金刚石薄膜电极具有良好的电化学性能，具有较宽的水窗、较低的电极电阻和较高的扩散系数。
与传统电极相比，金刚石薄膜电极具有更高的氧化还原峰电流和更低的氧化还原峰电位，可以提高电极的响应速度和反应效率。
二、金刚石薄膜电极在污水处理中的应用2.1 金刚石薄膜电极去除有机污染物金刚石薄膜电极在去除有机污染物方面具有良好的效果。
研究表明，金刚石薄膜电极通过氧化降解有机污染物，并生成二氧化碳和水。
同时，金刚石薄膜电极具有较强的抗生物附着能力，可以减少污染物的生物降解。
2.2 金刚石薄膜电极去除无机污染物金刚石薄膜电极在去除无机污染物方面也表现出良好的效果。
类金刚石（DLC）多层薄膜残余应力调控及其机械性能研究类金刚石(DLC)薄膜由于具有高硬度和弹性模量、低摩擦系数、优异的耐磨损性和耐腐蚀性等优异性能,而成为具有广泛应用前景的保护膜及耐磨材料。
多年的研究发现DLC薄膜中存在很大的残余应力,降低了薄膜与钛合金基体的结合强度,导致DLC薄膜在使用过程中的早期失效,限制了它的工业应用。
多层薄膜是由不同材料相互交替沉积而成的组分或结构交替变化的薄膜材料,由于它具有大量的界面,通常会增加材料的韧性,阻碍裂纹的扩展,与相应的单层薄膜相比,多层薄膜的残余应力较低,且耐磨性能及耐蚀性能好,具有广泛的应用前景。
因此,基于DLC薄膜急需解决的问题和实际应用的需要,设计了软硬交替DLC多层薄膜体系,其中软层将起到剪切带的作用,以缓解膜层中的内应力和界面应力。
本文采用磁过滤阴极真空弧源(FCVA)沉积技术在Ti6A14V合金及Si(100)表面制备了一系列不同调制参数的软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC多层薄膜,以减小或控制DLC薄膜中的残余应力、提高硬度和增强钛合金的摩擦学性能。
本文系统研究了调制周期和调制比对软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC多层薄膜的形貌、残余应力、成分、结构、机械性能和摩擦学性能的影响。
同时采用有限元软件(Ansys)对软硬交替DLC多层薄膜的残余应力进行了模拟。
为使基体与膜层之间形成良好的过渡,进一步增强膜基结合力,本文还研究了Ti/TiC梯度过渡层对DLC多层薄膜性能的影响。
全文主要结果如下：(1)采用FCVA技术在钛合金表面成功的制备出了结构致密、低残余应力、高硬度和优异耐磨性能的软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC 多层薄膜。
(2)使用FCVA技术制备的软硬交替DLC多层薄膜,在调制周期固定为140nm时,薄膜中sp3键的含量随调制比(硬DLC膜层与软DLC膜层厚度之比)的增大而增加；在调制比固定为1：1时,sp3键的含量随调制周期的减小而减小。
学科前沿知识讲座论文之袁州冬雪创作类金刚石薄膜的性能与应用摘要：类金刚石膜(Diamond-likeCarbon)简称DLC，是一类性质近似于金刚石如具有高硬度、高电阻率、耐腐蚀、杰出的光学性能等，同时其又具有自身独特磨擦学特性的非晶碳膜.作为功能薄膜和呵护薄膜，其广泛应用于机械、电子、光学、医学、航天等范畴中.类金刚石膜制备方法比较简单，易实现工业化，具有广泛的应用前景.关键词：超硬资料类金刚石薄膜制备气象沉积概况工程技术引言磨损是工程界资料功能失效的主要形式之一，由此造成的资源、动力的华侈和经济损失可用“宏大”来暗示.然而，磨损是发生于机械设备零部件概况的资料流失过程，虽然不成防止，但若采纳得力措施，可以提高机件的耐磨性.资料概况工程主要是操纵各种概况改性技术，赋予基体资料自己所不具有的特殊的力学、物理或化学性能，如高硬度、低磨擦系数、杰出的化学及高温稳定性、抱负的综合机械性能及优异的磨擦学性能，从而使零部件概况体系在技术指标、靠得住性、寿命和经济性等方面获得最佳效果.硬质薄膜涂层因能减少工件的磨擦和磨损，有效提高概况硬度、韧性、耐磨性和高温稳定性，大幅度提高涂层产品的使用寿命，而广泛应用于机械制造、汽车工业、纺织工业、地质钻探、模具工业、航空航天等范畴.一、超硬薄膜资料随着资料迷信和现代涂层技术的发展，应用超硬资料涂层技术改善零部件概况的机械性能和磨擦学性能是21世纪概况工程范畴重要的研究方向之一.超硬薄膜是指维氏硬度在40GPa以上的硬质薄膜.到今朝为止，主要有以下几种超硬薄膜:1 金刚石薄膜金刚石薄膜的硬度为50~100GPa(与晶体取向有关)，从20世纪80年月初开端，一直受到世界各国的广泛重视，并曾于20世纪80年月中叶至90年月末形成了一个全球范围的研究热潮.金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低磨擦系数、很高的机械强度和杰出化学稳定性的优异性能组合使其成为最抱负的工具和工具涂层资料.金刚石薄膜在磨擦学范畴应用的突出问题，就是在载荷条件下薄膜与基体之间的粘附强度以及薄膜自己的粗糙度问题，今朝，己经有针对性地展开了大量的研究工作.随着研究工作的不竭深入，金刚石薄膜将会为整个人类社会带来宏大的经济效益.2 立方氮化硼(c-BN)薄膜立方氮化硼(c-BN)薄膜的硬度为50~80GPa，它具有与金刚石相近似的晶体布局，其物感性能也与金刚石十分相似.与金刚石相比，c-BN的显著优点是具有杰出的热稳定性和化学稳定性，适用于作为超硬刀具涂层，特别是用于加工铁基合金的刀具涂层.3 碳氮膜碳氮膜是新近开辟的超硬薄膜资料，实际预测它具有达到和超出金刚石的硬度.已有的研究标明CNx薄膜的硬度可高达72GPa，可与DLc 相比较.同时CNx薄膜具有十分独特的磨擦磨损特性.在空气中，CNx薄膜的磨擦系数为0.2-0.4，但在N2、C02和真空中的磨擦系数为0.01~0.1.在N2气氛中的磨擦系数最小(0.01)，在大气环境中向实验区域吹氮气，也可将其磨擦系数降至0.017.因此，CNx薄膜有望在磨擦磨损范畴获得实际应用.4 类金刚石薄膜类金刚石膜(DLC)是一大类在性质上和金刚石近似，具有sp2和sp3杂化的碳原子空间网络布局的非晶碳膜.与组分相关的硬度可从20GPa变更至80GPa.类金刚石碳膜作为新型的硬质薄膜资料具有一系列优异的性能，如高硬度、高耐磨性、高热导率、高电阻率、杰出的光学透明性、化学惰性等，可广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等范畴，具有杰出的应用前景.DLC的主要缺点是：(a)内应力很大，因此薄膜厚度受到限制，一般只能达到1um~2um以下；(b)热稳定性较差，含氢的a:C-H薄膜中的氢在400℃左右就会逐渐逸出，sp2键增加，sp3键降低，在大约500℃以上就会转变成石墨.5 纳米复合多层膜纳米多层膜是一种人为可控的一维周期布局，这种布局可以有效地调整薄膜中的位错和缺陷及其运动，从而获得高硬度、高模量等性能，近期有关多层膜的研究报导较多，其中以金属/氮化物(碳化物，硼化物等)多层膜和氮化物/氮化物多层膜的研究占多数.最近，纳米晶粒复合的TIN/SINx薄膜资料的硬度达到了创记录的105GPa，可以说完全达到了金刚石的硬度.以纳米厚度薄膜交替沉积获得的纳米复合多层膜的硬度与每层薄膜的厚度(调制周期)有关，有能够高于每种组分的硬度.纳米复合多层膜不但硬度很高，而且涂层的韧性和抗裂纹扩大才能得到了显著改善，磨擦系数也较小，因此是抱负的工模具涂层资料.它的出现向金刚石作为最硬资料的地位提出了严峻的挑战，同时在经济性上也有十分分明的优势，因此具有非常好的市场前景.但是，由于一些技术问题还没有得到处理，今朝暂时还未在工业上得到广泛应用.二、类金刚石薄膜简介类金刚石(Diamond-like Carbon，简称DLC)资料是碳的非晶亚稳态布局存在形式之一，是人工合成的含有sp3和sp2键碳混杂的非晶亚稳态布局.迄今为止，人们发现的由纯碳组成的晶体有3种：金刚石、石墨和最近被发现并引起广泛关注的具有笼状布局的布基球和布基碳管.布局分歧造成三者的性质表示出较大的差别.石墨中的碳原子通过sp2杂化形成3个共价σ键，并与其他碳原子毗连成六元环形的蜂窝平面层状布局.在层中碳原子的配位数为3，别的每个碳原子还有一个垂直于层平面的p轨道电子，它们互相平行，形成离域π电子而贯穿于全层中，层中每两个相邻碳原子间的键长0.142nm，层与层之间由分子力连系，间距0.34nm，远大于C-C键长，所以石墨有杰出的导电、导热和润滑特性；金刚石中每个碳原子停止sp3杂化形成4个σ键，构成正四面体，是典型的原子晶体，有硬度大、熔点高的特点，并具有优良的光学、声学、热学和电学特性.而含有sp3和sp2键碳混杂的非晶DLC，具有石墨和金刚石所共有的性能：硬度大、熔点高、杰出的导热、润滑特性，同时具有优良的光学、声学、热学和电学特性.紫外-可见光拉曼光谱(UVRS)测试标明DLC 薄膜确实具有石墨和金刚石混合布局.天然和人造金刚石晶体的Raman光谱峰位为1332cm-1的单峰，石墨晶体的Raman光谱峰位为1575cm-1，多晶石墨除1575cm-1峰外还有一个峰位于1355cm-1.1355cm-1峰的强度决议于样品中无机碳的含量及石墨晶粒的大小.而DLC薄膜不但则有一个在1560cm-1很强而且半高宽度很小的峰位，还有一个在1350cm-1~0.152nm，而石墨和金刚石的碳-碳原子的最近间隔分别为0.142和0.154nm.由于DLC薄膜制备方法(如PVD、CVD、PCVD 等)和采取碳原子的载体(如各种碳烷气、石墨等)分歧，所生成薄膜的碳原子键合方式(C-H，C-C)与碳原子之间的键合方式(有sp2和sp3)及各种键合方式的比例也分歧.因此DLC薄膜可分为非晶碳膜和含氢非晶碳膜.而非晶碳膜的成分、布局、性能也相差较大，但共同点是空间布局上长程无序而短程有序、由大量sp3和少量sp2碳原子键合的一种网状碳布局.研究标明，DLC薄膜的性质与持续的、无规则的sp3骨架的摆列及sp3/sp2的比例等都有关，DLC膜的物理、化学、力学和电子学等性能由其布局决议.三、类金刚石薄膜的制备DLC薄膜的制备方法分为物理物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两大类.在此基础上，今朝己经发展出基于物理物理气相沉积和化学气相沉积以及二者连系的多种DLC薄膜制备方法.PVD方法主要有:离子束辅助沉积法，溅射沉积法，离子束沉积法，真空阴极电弧沉积法等.CVD方法主要有:直流辉光放电等离子体化学气相沉积法、射频辉光放电等离子体化学气相沉积法、电子回旋共振化学气相沉积法、脉冲激光沉积法等.与其他方法相比，磁过滤阴极真空弧沉积方法具有阴极资料离化率高、沉积离子能量可大范围调节、沉积温度低及沉积速率高等优点，被证明是制备高硬度涂层的非常优秀的方法之一，在近十年来得到广泛研究.先进的镀膜技术为沉积超硬薄膜提供了技术包管，完善的镀膜设备功能是包管超硬薄膜资料质量的基础.超硬薄膜资料是资料迷信与工程中蓬勃发展的范畴，只有在实际中得到应用才干增强它的生命力.四、类金刚石膜的应用类金刚石薄膜具有较高的硬度，化学惰性，低磨擦系数，优异的耐磨性，表面电阻高，在可见光区的透射率高.类金刚石膜作为呵护膜已经运用到许多范畴：光学窗口、磁盘和微机电系统（MEMS）等，详细的应用如下：1机械范畴的应用由于其具有高的硬度、低磨擦系数（尤其是在超高真空条件下）以及杰出的导热性，可使机械零件在没有冷却和润滑的情况下运转，而不至于导致过高的温度，因此作为耐磨涂层在磨擦学范畴具有宏大的应用前景.类金刚石膜作为耐磨硬质膜在太空中的应用研究也已经展开.由于其较低的磨擦系数，可较好地使用在高温，高真空等不适于液体润滑的情况以及有清洁要求的环境中.类金刚石作为轴承、齿轮、活塞等易损机件的抗磨损镀层尤其是作为刃具、量具概况的耐磨涂层是十分合适的.类金刚石薄膜用作刀具涂层，能提高刀具寿命和刀具边沿的硬度，减少刃磨时间，节俭成本.类金刚石薄膜用作量具概况涂层，不至于使其改变尺寸和划伤概况，减少标定时间.它还具有杰出的化学稳定性，防止酸碱及有机溶液侵蚀，适用于化工机械部和多种装饰件的镀层.2光学范畴的应用①红外窗口的抗磨损呵护层和反射层：类金刚石膜在整个红外波段范围具有杰出的透明特性.由于薄膜硬度高，耐磨性好，使其可以作为支撑红外窗口或作为ZnS、ZnSe等红外窗口的呵护涂层.朱昌等人发现对NaCl晶体镀类金刚石薄膜做呵护层，既不影响10.6um激光输出功率，又可以防止NaCl潮解，能延长红外窗口的使用寿命；②发光资料：类金刚石膜具有杰出的光学透过性以及室温生长的特点，因此类金刚石膜可以作为由塑料和聚碳酸脂等低熔点资料组成的光学透镜概况的抗磨损呵护层.类金刚石膜光学带隙范围宽，室温下光致发光和电致发光率都很高，能在整个可见光范围发光，这使得类金刚石膜成为性能极佳的发光资料之一；③存储资料：V.Yn Armeyer等人实验发现在硅玻璃基片上沉积厚度为100nm的类金钢石薄膜的光学存储信号密度可高达108bits/㎝2数量级，而且具有信噪比高，硬度高，化学稳定性强以及无需再加呵护层等优点，因此有希望成为一次性写入记录介质；④太阳能光-热转换层：在铝基片概况沉积分歧厚度的单层类金刚石膜、硅及锗涂层后，通过比较各自的性能发现单层类金刚石膜的光热转换效率最高.3医学范畴的应用作为一种种植资料，类金刚石膜具有广泛的应用前景.如：在聚乙烯的人工股骨关节头上镀一层类金刚石膜，其抗磨损性能可以与镀陶瓷和金属制品相比；镀有Ti/DLC多层膜的钛制人工心脏瓣膜，由于其具有疏水性和光滑概况，也取得了较好的效果；在用于骨科内固定机械的Ti-Ni形状记忆合金，镀一层类金刚石膜，使其具有杰出的抗氧化性以及杰出的生物学磨擦特性.在人造牙根上镀制一层类金刚石膜可以改善其生物相容性.4电子范畴的应用~3.8之间的DLC膜和介电常数小于2.3的FDLC膜.对于BEOL互联布局，低K值的DLC膜是很好的选择.采取碳膜和类金刚石膜交替出现的多层布局可构造具有共振隧道效应的多量子阱布局，具有独特的电特性，在微电子范畴有很大的发展前途.结论类金刚石膜（DLC).由于该膜在力学、热学、电学、化学、光学等方面具有优异的性能，且制备简单、成本低廉，较之于金刚石薄膜具有较高的性能价格比，且在相当广泛的范畴里可以代替金刚石薄膜，在机械、电子、化学、医学、军事、航空航天等范畴体现了其广阔的应用前景.参考文献[1] 吴大维. 硬质薄膜资料的最新发展及应用.真空. 2003[2] 吕反修. 超硬资料薄膜涂层研究停顿及应用. 热处理. 2004[3] 陈灵，刘正义，邱万奇等. 类金刚石膜的制备及其影响因素. 中国概况工程. 2002 [4] 程宇航等. 类金刚石膜布局的红外分析.硅酸盐学报，1998(4)，26[5]李振军，徐洮，李红轩[6] 刘成龙，杨大智等.医用不锈钢概况沉积类金刚石薄膜的电化学腐蚀性能研究. 硅酸盐学报. 2005(5)[7]杨玉卫，刘慧舟等.类金刚石膜的性能、制备及应用.[9] 黄立业，徐可为，吕坚. 类金刚石薄膜的概况纳米划擦性能评价. 无机资料学报.2001(5)[10]罗崇泰. 类金刚石薄膜的获得和应用. 真空与低温. 1987(1)[11]王淑占，李合琴，巫邵波，赵之明，宋泽润. 掺氮类金刚石薄膜的制备及其布局表征. 真空. 2008(1)[12]王培君，江美福，杜记龙，戴永丰. 射频反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜磨擦特性研究. 物理学报. 2010(12) [13]常海波，徐洮，张治军，刘惠文. 衬底对沉积类金刚石薄膜布局和磨擦学性能的影响. 河南大学学报(自然迷信版). 2005(4) [14]刘成龙，杨大智，邓新绿，齐平易近. 类金刚石薄膜的概况性能研究. 无机资料学报. 2005(3)。
金刚石薄膜的性质、制备及应用金刚石薄膜因其独特的物理、化学性质而备受。
作为一种具有高硬度、高熔点、优良光学和电学性能的材料，金刚石薄膜在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将详细探讨金刚石薄膜的性质、制备方法以及在各个领域中的应用，旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。
金刚石薄膜具有许多优异的物理和化学性质。
金刚石是已知的世界上最硬的物质，其硬度远高于其他天然矿物。
金刚石的熔点高达3550℃，远高于其他碳材料。
金刚石还具有优良的光学和电学性能。
其透明度较高，可用于制造高效光电设备。
同时，金刚石具有优异的热导率和电绝缘性能，使其在高温和强电场环境下具有广泛的应用潜力。
制备金刚石薄膜的方法主要有物理法、化学法和电子束物理法等。
物理法包括热解吸和化学气相沉积等，可制备高纯度、高质量的金刚石薄膜。
化学法主要包括有机化学气相沉积和溶液法等，具有沉积速率快、设备简单等优点。
电子束物理法是一种较为新兴的方法，具有较高的沉积速率和良好的薄膜质量。
各种方法的优劣和适用范围因具体应用场景而异，需根据实际需求进行选择。
光电领域：金刚石薄膜具有优良的光学性能，可用于制造高效光电设备。
例如，利用金刚石薄膜制造的太阳能电池可将更多的光能转化为电能。
金刚石薄膜还可用于制造高品质的激光器、光电探测器和光学窗口等。
高温领域：金刚石的熔点高达3550℃，使其在高温环境下具有广泛的应用潜力。
例如，金刚石薄膜可应用于高温炉的制造，提高炉具的耐高温性能和加热效率。
金刚石薄膜还可用于制造高温传感器和热电偶等。
高压力领域：金刚石具有很高的硬度，使其在高压环境下保持稳定。
因此，金刚石薄膜可应用于高压设备的制造，如高压泵、超高压测试仪器等。
金刚石薄膜还可用于制造高精度的光学镜头和机械零件等。
本文对金刚石薄膜的性质、制备及应用进行了详细的探讨。
作为一种具有高硬度、高熔点、优良光学和电学性能的材料，金刚石薄膜在光电、高温、高压力等领域具有广泛的应用前景。
新材料概论——金刚石薄膜金刚石是一种最坚硬的自然物质，由碳元素组成。
它的硬度远远超过其他任何材料，因此被广泛用于切割工具、磨料和研磨材料等领域。
然而，金刚石的应用受到其自然形态的限制，即大部分金刚石都以颗粒形式存在，而不是块体材料。
为了克服这个限制，科学家们研究出了一种新的材料，金刚石薄膜。
金刚石薄膜是一种由金刚石颗粒组成的薄层材料。
它可以通过化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备而成。
金刚石薄膜具有许多优良的性质，包括极高的硬度、优异的热导性、良好的化学稳定性和优秀的光学特性等。
这些性质使金刚石薄膜在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，金刚石薄膜的极高硬度使其成为理想的切割和磨削材料。
由于金刚石薄膜硬度大约是钢材的100倍，它可以用于制造高性能的切割刀具和磨料，用于加工硬质材料如玻璃、陶瓷和金属等。
金刚石薄膜的硬度也使其成为一种理想的涂层材料，可以提供耐磨、耐腐蚀和耐高温的性能。
其次，金刚石薄膜具有优异的热导性。
由于金刚石薄膜的热导率非常高，它可以用于制造高效的散热器和热管理器件。
这对于电子设备和光学器件等高功率和高温度应用非常重要，可以显著提高设备的稳定性和寿命。
此外，金刚石薄膜还具有良好的化学稳定性。
它在大多数化学溶剂和酸碱环境下都能保持稳定，不易发生腐蚀。
这使得金刚石薄膜在生物医学、环境监测和化学工程等领域具有广泛的应用潜力。
例如，金刚石薄膜可以用于制备生物传感器和电化学传感器，用于检测生物分子和环境污染物。
最后，金刚石薄膜还具有优秀的光学特性。
它具有高透明度和低吸收率，可以在广泛的光学波段内传输光线。
这使得金刚石薄膜在光学器件、光学涂层和光学传感器等领域具有广泛的应用。
例如，金刚石薄膜可以用于制造高性能的光学窗口、激光镜片和光学纤维等。
综上所述，金刚石薄膜是一种具有极高硬度、优异热导性、良好化学稳定性和光学特性的新材料。
它可以应用于切割工具、磨料、涂层、散热器、生物医学、环境监测、光学器件等众多领域。
金刚石薄膜的性能研究金刚石薄膜的应用由于金刚石的优异性质，加上CVD法大大降低了金刚石的生产成本而CVD金刚石薄膜的品质逐渐赶上甚至在一些方面超过天然金刚石而使得金刚石薄膜广泛地用于工业的许多领域：1 工具领域随着汽车、航空和航天工业的发展以及对材质轻量化、高比强度的要求日益提高，有色金属、碳纤维增强塑料（CFRP）、玻璃纤维增强塑料（GFRP）、纤维增强金属（FRM）以及石墨、陶瓷等新材料在工业中的应用日益广泛，因而对加工这些材料的刀具提出了更高的要求，金刚石的高硬度，耐磨损，高热导，低热膨胀系数，低摩擦系数，化学惰性等优点使得金刚石是加工非铁系材料的理想工具材料。
HTHP金刚石在二十世纪60年代就被用于刀具领域，但由于其制备工艺复杂，价格昂贵，刀具种类受限而限制了其在工业上的广泛应用；将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面，能极大地延长刀具的使用寿命，加工质量也大为提高。
2 热沉领域目前国内半导体功率器件采用铜作热沉，在同时要求绝缘的场合采用氧化铍陶瓷。
但氧化铍在制备过程中有剧毒物质产生，在发达国家已禁止使用。
金刚石在室温下具有最高的热导率，是铜、银的5倍，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采用金刚石热沉（散热片）的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等方面都有应用；金刚石热沉商品也已在国外市场出现。
金刚石热沉的另一应用前景是用于正在发展之中的多芯片技术（MCMs，Multi Chip Modules）,这一技术的目标是把许多超大规模集成电路芯片以三维的方式紧密排列结合成为超小型的超高性能器件，而这些芯片的散热则是该技术的关键，显然金刚石薄膜是解决这一技术难题最理想的材料。
3 光学应用领域金刚石的光学吸收在0.22μm左右，相当于真空紫外光波段，从此位置直到毫米波段，除位于～5μm附近由于双声子吸收而造成的微弱吸收峰（吸收系数～12.3cm-1）外，不存在任何吸收峰。
金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好。
在军事可用作红外光学窗口和透镜的涂层。
在民用方面可用作在恶劣环境（如冶金，化工等）下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。
CVD金刚石膜通常沉积温度在800～1000℃左右,大多数光学材料衬底都不允许在这样高的温度下沉积金刚石膜,因此在低温下沉积金刚石膜的技术就成为金刚石膜光学涂层应用的关键.目前采用微波等离子体CVD方法已能在～140℃的低温下沉积质量可以接受的多晶金刚石膜[24].该技术的关键是必须在沉积气氛中引入大量的氧,依靠原子氧在低温下对非金刚石碳的较强刻蚀作用保证金刚石膜的低温沉积.在280℃用微波等离子体CVD方法沉积的金刚石膜,金刚石晶粒尺寸仅0.2μm左右,因此表面非常平整,不需要抛光就可以在红外波段应用.但由于沉积温度低,膜的生长速度也相当低,这是低温沉积技术的一个不足之处.当前正在发展的用卤素化合物作为碳源的沉积技术,以及激光CVD技术很有可能成为更好的金刚石膜低温沉积技术.金刚石膜光学涂层已经开始实用化,如X-射线光刻技术的掩膜,红外光学器件涂层及X-射线窗口等等。
金刚石薄膜在电化学和生物医学中的发展掺硼的金刚石膜（Ｂｏｒｏｎｄｏｐｅｄｄｉａｍｏｎｄ，ＢＤＤ）具有优异的电化学性质。
宽电化学势窗、低背景电流、极好的电化学稳定性（常温下不和任何酸碱介质反应）以及表面不易产生吸附等。
采用ＢＤＤ电极能够处理工业生产中产生的各种废水，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等，可以实现其它电极材料（如石墨电极，贵金属材料电极等）无法胜任的工作，ＢＤＤ是最为理想的电极材料国内目前仍处于实验室研究阶段，海外已有薄膜电极产品销售。
德国Ｃｏｎｄｉａｓ公司利用ＨＦＣＶＤ法在铌﹐钽﹐钛﹐石墨﹐硅和导电陶瓷等衬底上制得面积为（１００×５０）ｃｍ的薄膜电极，ＢＤＤ膜厚达１５μｍ，制成平板状、网孔状等不同形状的电极产品投放市场，广泛应用于污水处理，电解产业方面。
图６为该公司各类不同种类的ＢＤＤ电极产品。
ＣＶＤ金刚石薄膜在生物医学上常应用于生物传感器和培养基。
因金刚石比其它任何材料都具有良好的生物兼容性，另一特性来源于其独特的表面特征。
ＡＤＴ公司推出的实验室用ＵＮＣＤ传感器基体，人体温度下，生物分子活性在其上面可保持多达两周，存放冰箱里，可以保持半年以上的生物分子活性，足以说明该材料具有及其稳定的生物表面功能。
图７为氢终结的ＵＮＣＤ表面能够和生物分子（如各种蛋白质）形成牢固的共价键结合，ＵＮＣＤ培养基上检４０测大肠杆菌，还可以检测水体中的病原体、毒物、大肠杆菌、沙门氏菌等，可用来应对地质灾害、生化袭击等各种突发事件。
研究的主要性质：金刚石的高硬度，耐磨损，高热导，低热膨胀系数，低摩擦系数，化学惰性；金刚石在室温下具有最高的热导率，是铜、银的5倍，又是良好的绝缘体；金刚石的光学吸收在0.22μm 左右，相当于真空紫外光波段，从此位置直到毫米波段，除位于～5μm附近由于双声子吸收而造成的微弱吸收峰（吸收系数～12.3cm-1）外，不存在任何吸收峰。
制备方法，原理，制备优势及其仪器介绍，实验条件，实验步骤：直流等离子体喷射CVD法根据低压下生长金刚石的机理，如果氢原子、甲基原子团和其它活性原子团的密度很高，则金刚石的生长速度较高。
热等离子体使气体分解，产生高密度的原子团，但是，若等离子体的温度太高(超过5000℃)，就难以直接应用。
Kurihara等人利用淬灭热等离子体，产生非平衡态结构的等离子体，从而能在低温下获得高密度的原子团。
喷射热等离子体能形成非平衡结构的等离子体．形成的等离子体流射向高速水冷的基片而淬灭，构成金刚石生长的环境。
该法常用的装置中，等离子体管是由石墨(或钨)制成的圆柱形阳极和阴极构成，阳极喷嘴直径一般为2mm，阳极与阴极之问的距离约为1mm，甲烷和氢气的混合气体通人两极之间。
通过直流放电在管的喷嘴周围产生等离子体，用铜做的基片座焊接在水冷的同轴不锈钢管上。
等离子体管喷嘴和基片的距离可用不锈钢管的支架来调节。
一般的合成条件是：Ar的流速为0—20L/min，H2的流速为5～20L/min，CH4的流速为10～200L/min；反应室的压力为1.3×104 -5.3×104 Pa；放电电流为1O～2OA，电压为60～90V；基片与喷嘴之间的距离为5—50mm；在基片温度为800～1500K时，在基片上可生长出结晶形态很好的金刚石多晶薄膜。
该法以非常高的冷却速率(106 K/s量级)使等离子体淬灭，产生非平衡态等离子体，从而使生长速度达到930μm/h，是目前所有合成方法中生长速度最快的一种方法，为快速生长金刚石薄膜提供了一种行之有效的方祛。
其缺点是沉积面积相对较小，对等离子体发生器的稳定性要求高，如果能进一步加大反应器的容积，使用大面积的基片，达到快速生长出大面积的金刚石多晶膜，将会加快金刚石薄膜的商品化进程。
具有和金刚石薄膜部分相同性质的薄膜：1聚酰亚胺薄膜聚酰胺酸(PAA)的制备加入01540gPPA(5mmol)到100ml三颈瓶中,加入30mlDMAC,氮气保护下磁力搅拌20min使PAA充分溶解。
然后加入11090gPMDA(5mmol)到二胺溶液中,在氮气气氛下室温磁力搅拌12h。
最后得到澄清的淡黄色粘稠PAA溶液,该溶液用于进一步反应制备聚酰亚胺薄膜。
其它的聚酰胺酸中间体也是用同样的方法制得的。
213 聚酰亚胺薄膜的制备将载玻片在PAA溶液中浸渍12h然后取出依次在DMAC和丙酮中清洗30min。
浸渍成膜的载玻片以1e/min的速率升温至80e并且恒温1h,然后以同样的速率升温至300e并且恒温1h,然后自然降温至室温,得到聚酰亚胺薄膜。
所得到的PMDA/OPA,PMDA/MPA和PMDAPPPA型聚酰亚胺薄膜依次简写为PI1,PI2,和PI3。
通过SEM观测聚酰亚胺薄膜断面,聚酰亚胺薄膜的厚度大约为115Lm应用：广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域2氮化硅薄膜等离子增强型化学气相沉积法(PECVD)、低压化学气相沉积法(LPCVD)、射频等离子增强型化学气相沉积法(RF-PECVD)、光化学气相淀积(光CVD)、射频(RF)磁控反应溅射法等。
其中，PECVD法具有以下特点：(1)生长设备简单、工艺重复性好。
(2)沉积温度低(﹤400℃)、台阶覆盖性能好。
PECVD的等离子激活所需的温度范围低，与Al、Au等电极的金属化温度相容，这一点在工艺中很重要。
比如，对铝电极而言，钝化温度不得高于400℃，以抑制铝连线和硅形成硅化物，防止衬底基片物性变化。
(3)生成的氮化硅薄膜结构致密，缺陷密度低，具有良好的抗钠、抗潮湿、抗腐蚀性应用：太阳电池3二氧化硅薄膜磁控溅射沉积法SiO2靶的射频溅射法是制备SiO2薄膜的主要方法之一。
这种方法在低温下制备的SiO2薄膜,具有多孔结构,致密度低,因而抗侵蚀能力差;而在较高温度下制备的薄膜,具有较高的致密度和较好的性能。
所以,在通常情况下,衬底温度选择为300～600℃。
其缺点是导致器件易受到热伤害,使一些性能指标降低。
随后发展起来的磁控射频溅射技术,能达到快速和低温的要求,不仅弥补了射频溅射的缺点,大大减小了电子对衬底表面直接轰击造成的损伤,且能在较低的功率和气压下工作。
绝缘体和导体均可溅射,工艺简单,衬底温度低,薄膜厚度的可控性、重复性及均匀性与其他薄膜制备方法相比有明显的改善和提高,因而得到了广泛使用。
许生等使用140mm×600mm的硅靶,频率为40kHz的中频电源,以Ar为溅射气体,O2为反应气体,成功地制备了SiO2薄膜,并对制备的SiO2薄膜的化学配比和元素化学态进行了扫描俄歇谱(SAM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,测试了膜层对钠离子(Na+)的阻挡性能、光学折射率和可见光透过率。
应用：微电子领域，光学领域。
