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單晶鑽石 Single Crystal Diamond
單晶鑽石分為天然鑽石(National Diamond)及人造單晶鑽石(MONO Crystal Diamond)。
天然鑽石係大自然恩賜禮物;而人工單晶鑽石是在超高壓(50,000大氣壓)高溫(1300℃)狀態下
導熱性
單晶鑽石具絕佳的導熱性,然隨著溫度上升,其導熱性亦開始下降。
如在50℃時,其導熱率是銀的4倍;如溫度升到100℃時,則導熱率是銀的3倍。
破裂強度
Hertz測試-用半徑 5µm之鑽石探針接觸到被測物之表面時,再施加壓力的試驗方式。
Hertz試驗的優點在於其測試結果不受到測試物件的大小或形狀而不同。
而根據實驗數據顯示,單晶中氮含量增加,鑽石的強度隨之下降。
硬度
鑽石是地球上已知物質中硬度最高。如左圖所示,氮含量增加,鑽石的硬度隨之下降!
但是氮含量增加到1000ppm之後,其硬度反而大幅提升。
反之,人造單晶其氮含量控制在10~100ppm之間,其硬度變化量較小,因此品質較能一致。
鑽石物理特性
物性 | 數據 | 如左表所示,天然鑽石與人造單晶鑽石 之物理特性,大致相同。 |
熱膨係數 | 1.5x10-6/ k (78℃) | |
楊氐係數 | 1050Gpa | |
晶格常數 | 3.567A(25℃) | |
電阻率 | 1014 Ωm以上 | |
密度 | 3.52x103 kg/m3(25℃) |
工業上用途
目前全世界天然鑽石之產量正逐年下降中,然年產量95%均應用於工業界,
如伸綫眼模、車刀、散熱材質等,因此人工單晶鑽石應運而生,藉著不斷改良之下,
人造單晶優異的物性及穩定性,已逐步取代天然單晶鑽石。