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CVD 金刚石的性质

在绝大多数方面, CVD 金刚石具有与天然金刚石、人工合成金刚石单晶相似的物理、化学性质。 CVD 金刚石由碳元素单一元素组成,里面不含结合剂。但由于它是由金刚石微晶交互生长形成,因此 CVD 金刚石是一种聚晶材料。与诸多其他通过薄膜技术生长的材料一样, CVD 金刚石是通过晶核交互生长得到的,且随着晶粒的不断长大,金刚石层也不断变厚,逐渐长成柱状组织结构。

特性

CVD 钻石

单晶钻石

PCD

密度 (x103kg/m3)

3.52

3.52

4.12

硬度 (GPa)

85 - 100

50 - 100

50

断裂韧度 (MPa x m1/2)

5.5

3.4

8.81

杨氏模量 (GPa)

1000 - 1100

1000 - 1100

776

泊松比

0.07

0.07

0.07

抗拉强度 (MPa)

450 - 1100

1050 - 3000

1260

横向断裂强度 (GPa)

1.3

2.9

1.2

抗压强度 (GPa)

9

9

7.6

导热率 (20 度 ) ( W/mK )

500 - 2200

600 - 2200

560

导热率( 200 度 )( W/mK )

500 - 1100

600 - 1100

200

热扩散系数 (cm2/s)

2.8 - 11.6

5.5 - 11.6

2.7

热膨胀系数

100 ℃ - 250 ℃ ppm/K)

1.21

1.21

4.2

500 ℃ (ppm/K)

3.84

3.84

-

100 ℃ (ppm/K)

4.45

4.45

6.3

CVD 金刚石的化学稳定性好,热导率和耐磨性也非常出色。根据所采用的合成技术的不同,可以分别制备出具有特殊性能的材料,为科学研究和工业生产提供新技术、新机会。上表列出了 CVD 金刚石与金刚石单晶以及 Syndite (元素六 PCD 产品)的热学、机械性质,以便比较。 CVD 金刚石的机械性能可以通过设计来满足具体应用的要求。 CVD 金刚石的多数光学性质都与生长合成出材料的等级有关:一部分经过专门加工制成透光材料(可见光范围内),用作激光窗口等元器件;还有一部分材料虽然看起来是不透明的,但是对于特殊光学元件来说,它们在红外区域理论上具有最大的透过率。

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