金刚石是自然界中最硬的物质
金刚石是自然界中最硬的物质，其弹性模量极大，摩擦系数极小，超过了自然界中其它所有的矿物材料，故金刚石具有高的耐磨性与研磨能力。因此被广泛地应用于切削、磨削、抛光、锯切、修整、钻探等工具领域。
但是纳米级的金刚石在保留了金刚石的部分优点的同时融入了纳米材料特
3有的性质。在金刚石中碳以sp杂化形式与其他碳原子结合，但是当金刚石做到纳米级时由于比表面积特别大，因此表面碳原子的特异性质将表现出来。表面碳原子由于配位不饱和，存在悬键因此可能吸附外来原子如果没有外来原子则碳原子之间形成π不饱和键。纳米级的金刚石的性质如下:
热导率 1.
纳米金刚石的
热导率随着金刚石
的尺度变化而变
化;当金刚石尺度
在100nm 以上时 ,
其热导率接近一定
值且与与大块金刚
石晶体相差不大;
这说明纳米金刚石
热导率有尺寸效应
(见右图),究其原
因 , 纳米金刚石
尺寸小于100nm
时 ,由于声子平均
自由程超过了纳米
金刚石尺度的限
制 ,因而限制了热
导率的值 ,热导率
的值随长度线性变
化 ,当纳米金刚石
尺度大于声子平均
自由程时 ,热导率
的值逐渐趋于稳
定。因此纳米金刚
石可以作为绝热材料。
2.杨氏模量
纳米金刚石粒径小，比表面积大。表面层内原子所占比例大，可以与聚合物充分地吸附，键合;可使材料的断伸长率比微米级填料更大;因此纳米金刚石应用在塑料和橡胶中，可以使其杨氏模量急剧上升。
3.光学性质
由于纳米金刚石的表面碳原子采用2sp杂化方式，它们之间部分形成了π不
饱和键，随着纳米金刚石的尺寸减小，
比表面积增大，表面原子增加因而π不*π以及π-饱和键所占比例增加;又π-**σ的能级差较小(其中π-π能级差仅
0.8eV)，所以它们可以吸收可见光，这
使得纳米金刚石的透光性比较差。大块3金刚石中碳原子主要以sp杂化为主，
因而π不饱和键所占比例很小，而σ-*σ能级差很大(见右图)，对可见光不
吸收因此大块金刚石的透光性很好。
4.导电特性
由于纳米金刚石的能级差仅0.8eV
小于2eV所以纳米金刚石表现出半导体
性质，当纳米金刚石的晶粒生长时将晶粒暴露在氮气中，表面配位不饱和碳原子
便会吸附氮，此时形成的纳米金刚石变为n掺杂的半导体，当在纳米金刚石中掺
杂硼时，则为p掺杂。
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