金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。也是贵重宝石。
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【纳米金刚石】纳米金刚石的应用领域 纳米金刚石分散方法简介
纳米金刚石分散方法简介
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研究较早具备了纳米金刚石抛光液抛光膏的生产能力国内在纳米金刚石抛光液制备领域的研究刚起步技术水平与国外相比还有一定的差距
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非常大的表面积使其有巨大的表面能容易形成硬的难以解聚的团聚体是不可避免的所以纳米金刚石在介质中散稳定性差容易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2μm.纳米金刚石表而含有大量有机官能团主要为一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%.这些含氧活性基团和含氮活性物质可与许多有机化合物反应或吸附为纳米金刚石在油或水介质中的分散提供了基础
纳米金刚石的分散技术一般分物理分散和化学分散物理分散又可分为超声分散机械搅拌分散和机械研磨分散化学分散又可分为化学改性分散分散剂分散纳米金刚石抛光液的分散过程就是使纳米金刚石聚集体在抛光液中呈原始单体状态弥散分布于液相的过程
分散过程主要包括两个步骤
一是颗粒在液相中的浸湿
二是使原生颗粒稳定分散而不产生团聚或使已形成的团聚破解成较小的团聚或原始单体颗粒
我国一些行业专家对纳米金刚石在水介质中的稳定分散工艺及其机理进行了探索认为采用机械化学处理对金刚石进行表面改性利用高剪切搅拌高能超声振动磨等机械力与聚合物表面活性剂的协同效应在有效地粉碎纳米金刚石的同时对纳米金刚石表面尤其是粉碎过程中新的表面进行改性调节颗粒表面亲水疏水性实现纳米金刚石在介质中的稳定分散
基于这项研究成果使用硅烷偶联剂KH-570和高聚物JQ-3表面改性过的纳米金刚石以超声作为分散手段将其分散在乙醇中得到了平均粒径51.7nm的胶体溶液两种高聚物分散剂复配使用可以明显提高纳米金刚石在乙醇中的分散性和稳定性为国产油性抛光液的制备奠定了基础
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十分钟效率提高数十倍至数百倍
纳米金刚石的应用领域
1纳米金刚石加在润滑油冷却液中
纳米金刚石在润滑油润滑脂和冷却液中的应用主要用在机械业,金属加工发动机制造船舶制造航空运输润滑油中加入纳米金刚石可提高发动机和传动装置工作寿命节约燃油机油摩擦力矩降低20～40%摩擦表面磨损降低30～40%1000公斤机油耗用纳米金刚石0.1～0.2公斤 纳米金刚石应用在润滑油中必须要解决其稳定悬浮问题目前已有公司解决了这一问题
2纳米金刚石聚合物复合体
纳米金刚石聚合物复合体应用于航空汽车拖拉机船舶制造业医学化工石油化工截止阀保护层和耐磨涂层已研制出氟弹性橡胶和聚硅氧烷基高效涂层聚异戊二烯橡胶丁苯橡胶丁腈橡胶和天然橡胶的弹性强度性能得到大大改善在橡胶中添加纳米金刚石可平均降低磨损2～4倍提高耐断裂性能30%提高破坏温度15%
含有纳米金刚石的环氧树脂胶具有更高的粘附性和内聚性聚合物中加纳米金刚石可提高其强度耐磨性和抗热老化作用 1000公斤橡胶（聚合物）耗用纳米金刚石1～5公斤1000m2聚合物涂层耗用金刚石1～5公斤
3烧结体
纳米金刚石在磨料磨具领域主要用来与过渡金属混合制造高强度低气孔率的金刚石烧结体其显微硬度可达6000～7000kg/mm2可用来加工软或脆性材料加工表面粗糙度很低如果预先外延生长碳或添加静压合成的金刚石微粉在10～12GPa压力下烧结获得的金刚石聚晶显微硬度可达天然金刚石单晶的水平做成钻头钻高强度岩层可达到或超过CB-СП（俄罗斯）聚晶的使用性能压制静压合成的金刚石微粉时将纳米金刚石作为硅浸渍料的组份几乎可将烧结体成品率提高一倍抗压强度由1.7GPa提高到2.2GPa这种烧结体用作钻头的切削元件
4磁性记录系统
纳米金刚石还可用在磁带磁盘等磁性记录载体中起耐磨添加剂和物理改性剂的作用在电化学涂附复合磁性记录薄膜时添加纳米金刚石以改善磁性记录装置的性能添加纳米金刚石可减小铁磁材料颗粒提高记录密度降低磨料磨损和摩擦系数
5添加到金属间化合物中
含有纳米金刚石的铜锡锌金属间化合物可用做工作条件非常恶劣的摩擦部件这时塑性和液体润滑材料常常被挤出来纳米金刚石对于铜锌或铜锡合金是理想的组份材料（含量不超过15体积%加入纳米金刚石后使摩擦力降至1/2～1/6
6医学
纳米金刚石还可在医学上用于肿瘤胃肠疾病皮肤病的治疗它无毒无致癌或锈变性质纳米金刚石是超活性吸附剂和生物活性物定位剂可极大增强药物的疗效