Структура, свойства и способы синтеза алмазов

«Структура, свойства и способы синтеза алмазов»
Оглавление
1. Введение
2. Свойства
3. Структура
4. Способы синтеза
5. Применение
6. Литература
Введение
Алмаз - это кристаллическая модификация чистого углерода, образованная в глубоких недрах Земли, в верхней мантии на глубинах более 80-100 километров, при исключительно высоких давлении и температуре. Это самый драгоценный камень,самый твердый и износостойкий минерал, самый блестящий и неподверженный времени самоцвет. История алмазов насчитывает тысячи лет, однако и в наше время бриллианты привлекают миллионы людей своей магической красотой.

Свойства
Природный алмаз — минерал, относящийся к классу драгоценных камней, представляет собой почти чистый углерод. Алмазы в основном являются диэлектриками, но могут быть иполупроводниками, обладают наивысшей твердостью, а также высокой стойкостью к действию кислот и щелочей. Их плотность, равная 3,47-3,55 г/см3, зависит от количества и свойств включений.

Весьма ценны механические свойства алмазов. Кроме высокой твердости алмазы имеют самый высокий модуль упругости и самый малый коэффициент сжатия из всех известных природных материалов. Расчетная прочность алмаза на разрыв равна 7,9 * 104МПа. Алмазы обладают также низким коэффициентом трения (0,1) и высокой износостойкостью.
Алмаз нерастворим в плавиковой, соляной, серной и азотной кислотах даже при больших концентрациях и нагреве до высоких температур. Растворяется алмаз только в расплавленной натриевой или калиевой селитре и соде, а в смеси серной кислоты с дихроматом калия частично окисляется. Расплавленные карбонаты щелочейпри
1000-1 200 0 С превращают алмаз в оксид углерода. Сера слабо реагирует с алмазом при температуре 600°С. Алмаз не смачивается водой, но обладает способностью прилипать к некоторым жировым составам.

В зависимости от количества и местоположения дефектов в кристаллической решетке алмазы классифицируют на группы, обозначаемые римскими цифрами I, II и III, а каждую группу разделяют на подгруппы,обозначаемые буквами «а», «б».
Теплопроводность алмазов I группы при 20 °С равна 9 Вт/(см * К), II группы — 24 Вт/(см- К), а удельная теплоемкость алмазов — в среднем 6,2 • 1000 Дж/(кг • К).
Теплостойкость алмазов сравнительно невысока: при нагревании на воздухе до 800 0С и выше их частицы графитизируются. В защитной среде (водороде) крупные алмазы могут выдерживать нагрев до 1 300... 1 400 °С.Нагрев в вакууме до 2 000... 3 000 °С приводит к превращению алмаза в графит. Этот переход происходит медленно, но начало его заметно уже при 1 000... I 500 °С. Некоторые металлы обладают способностью частично или полностью растворять алмаз в условиях нагревания. Так, при нагревании железа алмаз растворяется в нем при 800 °С и выше.
Температурный коэффициент линейного расширения алмазов при 20°С равен 8 *10-7 1/К, а при 100...900°С он составляет (1,5-4,8)-10-6 1/К.

Диэлектрические свойства алмаза характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением, которое при комнатной температуре составляет 1012... 1014 Ом/см. Встречаются алмазы (например, голубого цвета), удельное электрическое сопротивление которых значительно ниже. Удельное электрическое сопротивление алмазов-полупроводников(группа II б) при 20 °С изменяется в интервале 10...1000 Ом см. Диэлектрическая проницаемость алмазов при 27 С и частоте до 3 кГц равна 5,6.
Между теплопроводностью и способностью алмазов поглощать (пропускать) ИК- и УФ-лучи существует определенная зависимость, которая может быть положена в основу их классификации. Теплопроводность алмазов зависит от содержания в них азота: чем оно ниже, темтеплопроводность алмазов выше. Таким образом, по содержанию азота и способности алмазов поглощать (или пропускать) указанные лучи с помощью спектрофотометрии можно отбирать алмазы, пригодные для использования в качестве теплоотводов. Алмазы группы IIа, имеющие наименьшее поглощение ИК-лучей, содержат примерно 0,02% азота, поэтому обладают наивысшей теплопроводностью и...