纳米金刚石应用及分散方法简介
纳米金刚石粉体+分散液生产分散应用详解
纳米金刚石粉体+分散液生产分散应用详解纳米金刚石是纳米材料家族中的一个重要成员，它不仅保留着金刚石的综合优异特性，而且还有对人体无害的良好的生物兼容性；对雷达波、红外紫外光有巨大的透射率和吸收率，优异的冷阴极场发射效应，表面有许多羧基、烃基、羰基等功能团，很容易同金属、橡胶、塑料聚合物、织物表面紧密结合等等，从而为纳米金刚石的应用提供技术基础和发展空间。
纳米金刚石是一类sp3杂化的非金属碳材料，有着比传统碳材料更独特的物理化学性质，过去局限于做聚晶，抛光剂等磨料磨具领域，近年来在金属镀层，润滑油，催化、生物医药以及电化学检测方向取得了不错的进展。
动态高压高温法，是利用瞬时产生的高压高温来合成金刚石的。
而动压法根据使用的原料不同。
又可细分为：一是，冲击法。
即利用高速飞片撞击石墨耙板，使石墨在撞击过程中生成微米量级的金刚石颗粒；二是，爆*炸法，即将石墨与高能炸药(如TNT，RDX)混合，在炸药爆轰的过程中压缩石墨使其转变为金刚石：三是，爆轰法，即利用负氧平衡炸药，在保护介质环境中爆轰，爆*炸过程中多余的碳原子经过聚集、晶化等一系列的物理化学过程形成纳米尺度的颗料集团，其中包括金刚石相、石墨相和无定形碳。
经纯化处理以除去非金刚石碳，而得到较高纯度的纳米金刚石。
纳米金刚石的分散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。
纳米金刚石的分散过程就是使纳米金刚石聚集体在分散液中成原始单体状态弥散分布于液相的过程。
比如，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，将其超声分散在乙醇中，可以明显提高纳米金刚石在乙醇中的分散性和稳定性。
一、催化应用纳米碳管、富勒烯、石墨烯薄片和石墨烯氧化物等众多sp2杂化的纳米碳材料, 在无金属催化剂领域体现出巨大的潜力。
同样, sp3杂化的纳米金刚石 (NDs) 在无金属催化剂物研究领域也有很好的表现。
纳米金刚石作为抛光材料的应用
一
代 理想磨 料 。
纳 米 金 刚石 抛 光 液在 日本 和 欧美 已在 一定 范 围 内
２ 分散 问题 的提 出
纳 米 金 刚 石 是 在 爆 轰 这 种 极 端 非 平 衡 条 件 下 合
得 到 了应 用 ， 已开发 出水溶 性 、油 溶性 和 气 雾剂 的纳 成 的 ，颗 粒 表 面 的 大 量 原 子 悬 空 键 使 其 化 学 活 性 大 米金 刚石 抛 光 剂 。据 报 道 ，用 纳 米 金 刚石 制 成 的抛 光 大 提 高 ，非 常 大 的 表 面 积 ，使 其 有 巨 大 的表 面 能 ，
液 成 功 地 用 于 表 面光 洁 度 要 求 极 高 的 Ｘ 线 反 射 镜 和 容 易 形 成 硬 的 难 以解 聚 的 团 聚 体 是 不 可 避 免 的 。 因 射
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此 ，是 自其 １ ８ 年诞 生 二 十 多 年 来 一 直 未 能 大 量 应 刚石粉 ，制得 的悬 浮 液 中纳 米金 刚石 的 二次粒 度 为上 ９４
匀 分布 。利 用 高 纯纳 米 金 刚石 的超 硬 特性 、粒 子微 细 的 工作 ，获 得 了许 多有 实 用 价值 的技 术数 据 、本 文将 及粗 糙 的表 面极 易 除去 材料 表 面的 起伏 ，可 将材 料 表 就 纳米 金 刚石 的分 散 与纳 米 金 刚石 抛 光液 的应 用 进 行
理 想 的 超 精 抛 光 材 料 。本 文 对 其 发 展 现 状 ， 团 聚 与 分散 及 其 初 步 应 用的 效 果 等做 了 简要 的 阐述 。
[金刚石,纳米,表面]纳米金刚石的表面修饰及应用的分析
![[金刚石,纳米,表面]纳米金刚石的表面修饰及应用的分析](https://img.taocdn.com/s3/m/600a5751b9d528ea80c77912.png)
纳米金刚石的表面修饰及应用的分析米金刚石是一种重要的碳纳米材料，具有超高的硬度、化学稳定性、生物相容性以及良好的热传导性和耐磨性，己在润滑、抛光、生物医学及复合材料等技术领域得到广泛应用。
纳米金刚石的生产方法主要有爆轰法和化学气相沉积法，前者由于用水或冰作冷却介质，故在所制得的金刚石的表面含有许多含氧基团;后者由于在制备过程中通入了大量氢气，因此，在所制得的金刚石表面覆有较多的氢原子。
纳米金刚石粒径在100nm以下，与其他纳米粒子一样，具有超高的比表面能，使粒子往往以团聚体的形式存在，仅依靠诸如超声法、球磨法等物理分散法不能达到很好的分散效果，严重影响了其在许多重要领域的应用。
因此，通过表面化学改性改善其分散性及使其表面功能化，对其应用起着至关重要的作用。
工业生产的纳米金刚石多数是通过爆轰法制得的。
高纯度纳米金刚石是由内部sp3结构碳核和外部石墨壳或悬键所构成的，它具有几乎完美的晶体结构。
纳米金刚石表面携带的含氧基团包括轻基、竣基、醚键、默基等，通过还原、氧化等反应可得到表面含氢、羧基或轻基等单一官能团的纳米金刚石，在此基础上，可进一步对其进行修饰。
另外，纳米金刚石还能与树脂、生物分子作用，可用于制备复合材料和具有生物特性的医用载体。
目前，国内外对纳米金刚石的表面修饰研究主要集中在表面键接官能团和吸附目标大分子上，通过提高纳米金刚石在介质中的分散性，而达到降低润滑摩擦系数、提高抛光器件精密度、增强药物运载能力及提高工程材料机械特性等目的。
1纳米金刚石表面的初级修饰纳米金刚石表面基团的种类较为丰富，为了提高功能基团接枝率、吸附率及纳米金刚石的应用效果，表面初级修饰是必不可少的，该过程是将纳米金刚石表面基团均一化。
1. 1纳米金刚石的氢化大多数还原剂仅能将纳米金刚石表面的含氧基团还原为轻基，表面氢化具有一定难度，但也能通过一些方法使纳米金刚石得到氢化表面。
将纳米金刚石与氢气在高温下反应，可直接在纳米金刚石表面形成碳氢键。
纳米金刚石应用及分散方法简介
纳米金刚石应用及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讨论较早，具备了纳米金刚石抛光液、抛光膏的生产本领，国内在纳米金刚石抛光液制备领域的讨论刚起步。
技术水平与国外相比还有肯定的差距。
一、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非常钟，效率提高数十倍至数百倍。
二、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，特别大的表面积，使其有巨大的表面能，简单形成硬的难以解聚的团聚体是不可避开的。
所以纳米金刚石在介质中散稳定性差，简单发生团聚，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2m.纳米金刚石表而含有大量有机官能团，重要为一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很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供给了基础。
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。
2016-2017年纳米金刚石的提纯工艺已经非常的成熟（总结）
1. 前言自从1982年前苏联科学家采用爆轰法合成纳米金刚石以来，由于纳米超细金刚石(Ultra-fine Diamond,简称UFD)具有其他纳米固体粒子所不具备的高硬度﹑高的导热性﹑高的耐磨性﹑极佳的化学稳定性，所以纳米金刚石方面的研究一直是当前的研究热点。
目前对纳米金刚石的提纯工艺已经非常的成熟，通过液相氧化法和气相氧化法的纯化处理可以得到纯度超过95%以上的超细金刚石粉[1-2]。
但在实际应用中并没有得到大量的应用，这主要是因为纳米金刚石具有很高的比表面能，处于一种热力学不稳定状态，在爆轰金刚石的合成和后处理的过程中都容易形成团聚体。
在制备悬浮液体系中，纳米金刚石的团聚也很严重，会发生明显的絮凝和沉降。
所以纳米金刚石的解团聚及其在不同介质中的分散是一个技术的瓶颈。
对于这一技术难题，国内外的很多研究人员做了大量的工作，得出了非常有益的经验。
本文将从纳米金刚石悬浮液的分散原理和制备方法两个方面进行综述。
2. 悬浮液的分散原理超细粉体在液相中的分散包括三个阶段：1颗粒在液相中的润湿过程；2团聚体在外力的作用下被打散，形成单个的小颗粒或很小的团聚体的过程；3单个颗粒或小团聚体的分散稳定，防止再次的团聚沉降。
悬浮液颗粒分散的两个基本原则[3]：1润湿原则就是颗粒必须被液体介质润湿，从而能很好的浸没在液体介质中。
选择分散介质的基本原则是粉体颗粒易于在非极性分散介质中分散，极性粉体颗粒易于在极性分散介质中分散，即所谓的极性相同原则。
Voznyakovskii A P等[4]认为介质的极性对纳米金刚石颗粒的悬浮的稳定性和介质中的粒度分布都有很大的影响，在不同的介质中，如果介质的极性越小，则悬浮液中的颗粒的分散性就越差。
同时，在介质的调整组时，向较小极性的介质中添加较大极性的物质，将有利于纳米金刚石在介质中的稳定分散2表面张力原则就是颗粒之间的总表面力必须是一个较大的正值，从而使颗粒之间的相互排斥力足够强从而防止颗粒相互接触而团聚沉降。
纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯性能的第一原理研究
纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯性能的第一原理研究纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯是当今材料科学领域备受关注的研究热点。
这些材料具有独特的结构和特性，广泛应用于电子器件、能源储存、催化剂等领域。
本文将以第一原理计算的方法探究纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯的特殊性能。
首先，我们来介绍纳米金刚石。
纳米金刚石是由碳原子通过化学气相沉积等方法制备而成的一种材料。
它具有极高的硬度和优异的导热性能。
通过第一原理计算，我们可以得到纳米金刚石的电子结构和声子谱。
研究发现，纳米金刚石比传统金刚石更加稳定，表面能也更低，这使得它在催化剂和传感器等领域有着广阔的应用前景。
接下来，我们转向碳纳米管。
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的一维结构材料。
它具有良好的导电性、导热性和力学性能。
在第一原理计算中，我们可以研究碳纳米管的带隙和能带结构，揭示其导电性质的来源。
碳纳米管的直径和卷曲方式对其电子结构和机械性质有着重要影响。
研究发现，碳纳米管可以用作场效应晶体管、纳米电子器件和传感器等多种应用。
最后，我们来讨论石墨烯。
石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体材料。
它具有出色的电子传导性、光学透明性和强度。
通过第一原理计算，我们可以研究石墨烯的结构、能带和振动谱。
研究发现，石墨烯具有线性色散关系的能带结构，这赋予了它独特的电子输运性质。
石墨烯可以用于柔性电子器件、储能器件和光电器件等多个领域。
纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯的研究不仅局限于理论计算，也需要与实验相结合。
实验可以验证理论预测的性质，并探索这些材料的合成和应用。
此外，通过材料设计和工程的手段，还可以调控和优化纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯的特性，进一步提高其性能和应用潜力。
总结来说，纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯具有独特的结构和特性，通过第一原理计算可以深入研究它们的性质。
这些材料在电子器件、能源储存和催化剂等领域有着广泛的应用潜力。
随着材料科学的不断进步，相信纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯的研究将会取得更多重要的突破和应用综上所述，纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯是具有独特结构和特性的新兴材料。
纳米金刚石治理土壤的原理
纳米金刚石治理土壤的原理随着人类社会的发展，土壤污染成为一个严重的环境问题。
而纳米金刚石作为一种新型材料，被广泛应用于土壤治理领域。
那么，纳米金刚石是如何治理土壤的呢？其原理是什么？我们需要了解一下纳米金刚石的特性。
纳米金刚石，顾名思义，是一种颗粒尺寸在纳米级别的金刚石材料。
由于其尺寸小，具有很大的比表面积，因此具有很强的吸附能力和活性。
这使得纳米金刚石在土壤治理中具有独特的优势。
纳米金刚石治理土壤的原理可以归纳为以下几个方面：1. 吸附污染物：纳米金刚石具有很强的吸附能力，可以吸附土壤中的有害物质，如重金属离子、有机污染物等。
这是因为纳米金刚石的表面存在大量的活性官能团，可以与污染物发生化学反应，形成稳定的结合物，从而将污染物从土壤中吸附出来。
2. 降解污染物：纳米金刚石还具有催化降解污染物的能力。
其表面的活性官能团可以与污染物分子发生反应，引发氧化还原反应或其他化学反应，将有机污染物分解为无害的物质。
这种降解作用可以有效地清除土壤中的有机污染物，提高土壤的质量。
3. 改良土壤结构：纳米金刚石的颗粒尺寸小，可以渗透到土壤的微观孔隙中，填补土壤的孔隙结构，增加土壤的密实性和稳定性。
这有助于改善土壤的通气性、保水性和肥力，提高土壤的抗侵蚀能力和生物活性。
4. 促进植物生长：纳米金刚石对植物生长也具有一定的促进作用。
其表面的活性官能团可以与植物根系发生作用，提供养分和生长因子，促进植物的根系生长和吸收养分。
此外，纳米金刚石还可以吸附土壤中的有害物质，减少对植物的毒害作用，提高植物的抗逆性和生长能力。
纳米金刚石治理土壤的原理是基于其特殊的物理化学性质和与土壤环境的相互作用。
通过吸附污染物、降解污染物、改良土壤结构和促进植物生长等多种机制，纳米金刚石可以有效地清除土壤中的有害物质，修复土壤的生态功能，提高土壤的质量和可持续利用性。
虽然纳米金刚石在土壤治理中具有很大的潜力，但其应用也面临一些挑战和风险。
例如，纳米金刚石的合成和应用技术还不够成熟，存在一定的成本和安全隐患。
纳米金刚石的应用（上）--动压合成金刚石之五
纳米金刚石的应用（上）--动压合成金刚石之五张书达【摘要】纳米金刚石是纳米材料中的一支奇葩，它不仅具有纳米材料的优势，而且还具有金刚石的特有性能。
文章介绍了它在精密抛光、高性能润滑、电镀、复合材料、涂料、镀层、环保甚至癌症治疗等领域中的应用。
指出许多领域在试用纳米金刚石之后，收到了远远超乎预期的奇特功效。
%Nano-diamond is a wonderful flower among nano materials.It possesses both of the advantage of nano material and the unique property of diamond.The application of nano diamond in defferent fields such as precision polishing,high-performance lubrica-tion,electroplating,composite materials,paints,coatings,environmental protection,e-ven cancer therapy,etc has been introduced in this article.It is indicated that greater-than-expected surprising effect has been acheived in many fields after application of it.【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P39-44)【关键词】纳米金刚石;应用;抛光;润滑;涂料;镀层;复合材料;癌症治疗;环保【作者】张书达【作者单位】天津市乾宇超硬科技有限公司，天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TQ164纳米技术是继网络、基因之后又一迅速崛起的关键技术。
纳米金刚石应用中的问题
TECHNOLOGY INNOVATION |後术创新摘要：纳米金刚石是一类新型材料，金刚石的硬度非常大，金刚石结合纳米材料的特征，使得纳米金刚石在各行各业得到广泛的应用。
文章主要分析纳米金刚石的应用领域和相关问题，从而改善纳米金刚石的性能，使纳米金刚石可以更好地应用在各行各业。
关键词：纳米金刚石：应用：表面性能I纳米金刚石应用中的问题■文/陈龙江良才纳米金刚石的尺寸非常小，由1〜lOOnm的金刚石微粒构成，是一类新型材料。
纳米金刚石不仅具有金刚石硬度大、化学性稳定等特征，而且尺寸非常小，具有良好的量子尺寸效应。
纳米金刚石在各行各业得到广泛的应用，本文分析纳米金刚石的应用，并且分析纳米金刚石的相关问题，从而更好地改良纳米金刚石的性能。
1.纳米金刚石的应用领域与其他材料相比，纳米金刚石具有 硬度大和体积小等特征。
在机械、光电、研磨、增强等技术领域得到广泛的应用。
1. 1润滑技术领域为了使润滑油的性能得到改善，应 该在润滑油中加入各类添加剂，如分散 剂和抗氧化腐蚀剂就是常见的添加剂。
在传统的添加剂使用中，一般采用纳米 金属颗粒和纳米化合物颗粒，在润滑油 使用环节中各类添加剂的应用可以产生 良好的抗摩擦性能。
然而这些纳米颗粒 的尺寸比较大，在润滑油中的抗摩擦性 不能有效地呈现出来。
纳米金刚石的粒 径非常小，只有6 um,其具有良好的 纳米材料性能，可以均匀分布到润滑油 中，产生良好的抗摩擦效果。
在矿物润 滑油中加入3〜6 u m的纳米金刚石作为 添加剂，从而改良发动机油，改良后发 动机油具有良好的抗摩擦性能，摩擦系 数减少了 40%,发动机的功率提升了10%,有效地节省燃油量，润滑油也可 以节省1~4倍。
1.2研磨与抛光领域纳米金刚石可以应用在研磨和抛光领域，采用高纯度的纳米金刚石粉，将粒径降低到3 um,可以有效地减少材料表面的粗糙程度。
采用纳米金刚石粉制成研磨液或者研磨块，可以提升膜面的光洁度，在精细陶瓷集成电路芯片的制作中得到广泛的应用。
纳米金刚石的分散与表面修饰
纳米金刚石的分散与表面修饰1954年，美国GE公司使用静态高温高压合成技术，得到了第一颗人造金刚石。
随着人工合成金刚石技术的发展，越来越多的合成金刚石材料出现并应用在高科技领域上，包括纳米级微细金刚石粉、金刚石粉烧结复合材料、多晶金刚石薄膜和单晶金刚石元件等。
其中，纳米金刚石（ND）具有其他纳米固体粒子所不具备的高硬度、高导热性、高耐磨性、极佳的化学稳定性等特点，长久以来都是一种具有重要理论研究和应用研究价值的材料。
GE于1954年首次成功采用高温高压(HPHT)处理方法使钻石生长目前许多技术都可以实现ND的合成，如爆轰法、高能球磨粉碎法、激光辅助合成法、水热合成法等。
它在机械、材料、电子、能源、润滑、涂覆、填充、抛光等领域都已经展现出独特的优越性，比较有代表性的有以下几项。
01抛光及润滑金刚石最基本的特点是其结构中SP3杂化碳原子呈四方排列。
致密的填充和稳定的杂化使金刚石变得异常坚硬。
由于其硬度极高，金刚石长期以来一直用于抛光应用。
通常，纳米金刚石由纳米金刚石核心和表面的石墨组成。
这种独特的性质使纳米金刚石成为一种非常有吸引力的润滑剂。
纳米金刚石表面的石墨可以提供润滑效果，其金刚石核心通过抛光来减小表面粗糙度进一步减小摩擦。
↑金刚石研磨和抛光耗材02纳米复合材料纳米金刚石具有极高的机械硬度、稳定性和热性能，使其能够在不同的复合系统中用作填充材料，以提高不同基体的力学和热性能。
目前，ND增强纳米复合材料已被证实可在不同的领域中得到应用，虽然纳米金刚石增强复合材料的研究由来已久，但其优异的性能和广泛的应用不断为这一领域的研究和发展增添新的动力。
↑微金属注射成型(μMIM)生产的铜和金刚石复合材料用于超级计算机散热器热沉03生物医学靶向给药是目前研究最广泛、最有前景的课题之一。
在靶向药物输送系统中，不同的纳米材料被用来作为药物载体。
将用作药物载体的材料的主要属性包括生物相容性、携带广泛药物的能力、可缩放性和在水中的分散性。
金刚石微粉种类及应用
金刚石微粉种类及应用聚晶金刚石微粉:纳米聚晶金刚石是在爆炸形成的瞬态强冲击波作用下合成的。
它是以纳米晶构成的微米和亚微米级聚晶，聚晶由于各向同性，无解理面，抗冲击，抗弯强度高,因此它既具有超硬材料的硬度，同时又兼有纳米材料超常的高强度和高韧性。
其双重优点构成了其独一无二的物理性能，在高新技术产业和传统支柱产业中有紧要的应用。
重要运用于芯片\\光学晶体\\超精细加工、大型硅片超精抛光、表面改性等领域,球状聚晶金刚石微粉外观灰黑色，略呈金属光泽。
单晶金刚石微粉:晶体形状为规定、完整的六—八面体，有很高的强度、韧性和很好的热稳定性，抗冲击本领强。
适用于制造电镀制品、砂轮、磨轮的制造，用于高档石材的抛光、雕刻、汽车玻璃、高档家具、陶瓷、硬质合金、磁性材料的加工等。
纳米金刚石微粉:纳米技术是九十时代后兴起的一个高新技术,纳米级金刚石由尺寸为纳米级,即十亿分之一米金刚石微粒构成,是近几年来用爆炸技术合成的新材料。
它不但具有金刚石的固有特性,而且具有小尺寸效应、大比表面积效应、量子尺寸效应等,因而呈现出纳米材料的特性。
在爆轰波中合成的这种金刚石具有立方组织结构,晶格常数为（0.3562+0.0003）nm,晶体密度为3.1g/cm3,比表面积为300m2／g～390m2／g。
在不同的化学处理后,金刚石表面可形成多种不同的官能团,这种金刚石晶体具有很高的吸附本领。
纳米级金刚石其它用途:配制高级研磨膏和抛光液:用于超精细加工石英、光学玻璃、半导体、合金和金属表面,能有效提高加工精度。
配制催化剂:爆轰合成的纳米级金刚石和无定形碳,有很大的比表面积,含有各式各样的表面官能团,活性很强,用其配制催化剂,可提高活性数据促进有机化合物的相互作用。
制备纳米复合结构材料:把纳米级金刚石与纳米硅粉、纳米陶瓷和各种纳米金属复合,可制造出新型的纳米结构材料,因其独特的性能,可制造半导体器件,集成电路元件和微机零件。
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爆轰纳米金刚石团聚机理及其解团聚综述
爆轰纳米金刚石团聚机理及其解团聚综述一、引言1.1 背景介绍金刚石是一种非常硬的材料，具有优异的热导性、化学稳定性和机械强度。
然而，在实际应用中，金刚石常常出现团聚现象，限制了其性能的发挥和应用领域的拓展。
因此，研究金刚石的团聚机理以及解团聚技术具有重要的理论和应用价值。
1.2 任务目标本文旨在系统地综述爆轰纳米金刚石团聚机理及其解团聚技术，深入理解金刚石团聚现象的本质，并探索解决团聚问题的策略和方法。
二、金刚石团聚机理2.1 表面能和表面吸附金刚石团聚的一个重要因素是局部表面能的差异。
当金刚石颗粒表面存在不同的官能团时，会导致局部表面能的差异，从而促使颗粒之间发生吸附作用，引发团聚现象。
2.2 爆轰纳米金刚石的团聚机制爆轰纳米金刚石在制备过程中常常会出现团聚现象。
团聚的机理主要包括表面吸附、颗粒间的化学键形成以及动力学因素。
爆轰过程中的高温高压条件以及金刚石表面的活性官能团均会增加颗粒间的吸附作用和化学反应速率，导致团聚现象的发生。
2.3 反应动力学和热力学因素金刚石团聚现象还受到反应动力学和热力学因素的影响。
颗粒间的化学键形成速率和能量释放程度会影响团聚的程度和机制选择。
三、解团聚技术综述3.1 表面改性技术表面改性技术是解决金刚石团聚问题的重要方法之一。
这种方法通过在金刚石表面引入新的官能团，调节颗粒间的化学作用以减少团聚现象。
3.2 表面涂层技术表面涂层技术可以通过在金刚石颗粒表面形成一层保护性涂层，阻断颗粒之间的相互作用，减少团聚现象的发生。
常用的涂层材料包括聚合物、金属和无机化合物等。
3.3 超声处理技术超声处理技术能够通过声波对金刚石颗粒进行震荡，破坏颗粒间的吸附作用和化学键，实现颗粒的解聚。
这种方法简单易行且对金刚石的质量影响较小。
3.4 高能球磨技术高能球磨技术通过球磨装置对金刚石颗粒进行碰撞和摩擦，实现颗粒间的解聚。
这种方法可以有效改善团聚问题，但也容易引入杂质和缺陷。
四、结论本文综述了爆轰纳米金刚石团聚机理及其解团聚技术。
水性介质中纳米金刚石分散行为研究
２１ ０ ０年 ４月
超 硬 材 料 工 程
Ｓ ＵＰ ＥＲＨＡＲＤ ＡＴＥＲＩ Ｍ ＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ０ ． ２ １２
Ａ ｐ ．２ ０ ｒ ０１
水 性 介 质 中纳 米 金 刚 石 分 散 行 为 研 究①
李 颖 ， 变 晓 ， 盟 月 ， 文俊 ， 李 赵 邹 董企 铭
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纳米金刚石材料在汽车中的应用及研究
没有任 何变 色 ， 然很清 澈 、 仍 明亮 。行 驶 ４ ０ ｍ 后 ， ×１ ｋ 润
滑 油 变 黑 ， 放 出 来 的黑 油 中无 可 见 金 属 沉 淀 物 及 油 泥 。 但 １ ２一 辆 行 驶 １ × １ ｒ 桑 塔 纳 轿 车 ， 将 其 加 人 到 美 ． ７ ０ ｋｎ的 先 孚 润 滑 油 中 ， 进 行 更 换 发 动 机 润 滑 油 ， 驶 ３０ ０ｋ 水 再 行 ０ ｍ，
材 料 很 细 小 ， 对 摩 擦 副 零 件 会 产 生 极 其 深 远 的 影 响 。 在 它 汽 车生产 中 ， 擦 副零件 的加 工精度 达到 １ ｍ 就应 当说 摩 ０“ 是 很 高 的精 度 了 。变 速 箱 中 的 齿 轮 表 面 尺 寸 精 度 、啮 合 精 度 很 难 达 到 １ ｍ。但 以 纳 米 尺 寸 作 计 量 单 位 １ ｔ ０“ ０ｐ ｍ
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就 意 味 着 １ ０ ｍ， 此 ， 纳 米 的 角 度 来 看 ， ０／ 的 ００ ０ｎ 因 从 １ ， ｍ
零 件表面仍 然是很 高 的波 峰 、 谷 ， 种 摩擦 副 零件 在 传 波 这
递 力 矩 的 运 动 过 程 中 ， 会 因 接 触 面 的不 均 匀 产 生 微 米 级 就 的金 属 断 裂 下 来 进 人 润 滑 油 或 润 滑 脂 中 ， 润 滑 油 或 润 滑 使 脂 变 黑 ， 们 通 常 则 把 这 种 现 象 称 为 磨 损 。长 期 下 去 ， 人 磨
金刚石分散剂化学分散法
金刚石分散剂化学分散法
超细粉体颗粒尺寸较小、具有极大的比表面积和较高的表面能、表面缺少临近的配位原子，导致颗粒表面存在大量的不饱和键，具有很高的表面活性，处于热力学极不稳定状态，彼此之间极易产生自发团聚现象。
再加上颗粒间的范德华力、静电力以及悬浮液中溶剂的表面张力等因素，使其在制备和后处理过程中极易发生粒子间的团聚，使粒径变大，形成二次颗粒，最终在使用从而产生空间效应来增强排斥，即提高颗粒表面电位的办法来提高金刚石微粉的分散性，时失去超细颗粒所具备的特有功能，从而大大阻碍超细粉体优势的充分发挥。
一、物理分散法：
物理方法分散主要可以分为机械分散和超声分散，主要利用强烈搅拌、挤压和撞击产生的冲击、剪切以及拉伸等机械力来破坏团聚从而达到分散的目的。
二、化学分散法：
化学分散法，即通过调节悬浮液的PH值或加入电解质，使颗粒表面产生一定量的表面电荷，颗粒间因静电排斥力作用而分散；或者通过加入金刚石微粉分散剂，使其吸附在颗粒表面，从而改变颗粒间表面的性质，使颗粒间产生较大的排斥力而使悬浮液能稳定分散，能很好的抑制悬浮液絮凝的作用更加持久。
爆轰纳米金刚石在乙醇中分散性的研究
爆轰纳米金刚石在乙醇中分散性的研究 张 栋 仝 毅 黄风雷 （北京理工大学机电工程学院， 北京 １０００８１）摘 要：文章对自制的爆轰纳米金刚石的分散性进行了研究。
以高分子聚合物为分散剂、无水乙醇做溶剂、超声作为分散手段进行了实验，得到了平均粒径５１．７ｎｍ的胶体溶液。
采用傅立叶转变红外光谱仪和动态光散射激光粒度仪对金刚石改性效果及分散稳定性做了表征。
结果表明两种高聚物分散剂的复配使用可以明显提高纳米金刚石在乙醇中的分散稳定性，同时给出了可能的分散机理。
关键词：爆轰纳米金刚石；分散剂；分散性Study of Dispersion of Ultra-fine Diamond in EthanolZHANG Dong TONG Yi HUANG Feng-Lei( School of Mechatronics Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China )Abstract: Ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ．Ｕｌｔｒａ－ｆｉｎｅ ｄｉａｍｏｎｄ ｗａｓ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｉｎ ｅｔｈａｎｏｌ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｗｉｔｈ ｈｙｐｅｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｂｙ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｇｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｌｏｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ ｗｉｔｈ ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ５１．７ｎｍ ｈａｄ ｂｅｅｎｐｒｅｐａｒｅｄ． Ｌａｓｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ ａｎｄ ＦＴ－ＩＲ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎｆｉｒｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｉｔ ｗａｓｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｈｙｐｅｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｗｉｔｈ ａｎ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Keywords: Ｕｌｔｒａ－ｆｉｎｅ ｄｉａｍｏｎｄ；ｈｙｐｅｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ０ 引言爆轰纳米金刚石也称为超微金刚石（Ｕｌｔｒａ－ｆｉｎｅ ｄｉａｍｏｎｄ简称ＵＦＤ），其一次平均粒径在１２ｎｍ左右（图１）。
纳米金刚石的结构性质及应用研究
堡主笙塞塑堂皇型互堕丝苎堕堡生堑墅翌！茎型摘要采用ＸＲＤ、Ｒａｒ／ｌａ＿ｒｉ、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＩＲ、ＥＰＲ和热分析等手段对爆炸法合成的纳米碳集聚体和纳米金刚石的结构和性质进行了较全面研究。
选用多种酸性氧化液处理纳米碳集聚体以获得较纯的纳米金刚石，ＸＲＤ分析表明用浓ＨＮＯ，高温高压处理的提纯效果最好。
探讨了制备方法、化学处理条件、粒径大小、表面改性及掺杂对纳米碳集聚体和纳米金刚石的自由基密度的影响。
考察纳米金刚石团聚的原因，提出和构建纳米金剐石及其颗粒团聚的基本模型。
利用ｘ射线的衍射强度，计算得出纳米金刚石的德拜特征温度及其它一些物理参数。
采用纳米碳集聚体或纳米金刚石低填充ＰＰ基体制备纳米复合材料，通过ＸＲＤ、ＤＳＣ和ＳＥＭ等测试手段研究了复合材料的结晶行为和力学性能。
结果发现，填充剂的加入提高了ＰＰ的ａ态晶的结晶度和拉伸强度，但是冲击强度下降。
关键词：爆炸法纳米碳集聚体纳米金刚石提纯结构与性质纳米复合材料塑主笙塞塑鲞全型互塑丝塑丝堕皇堡旦！１２量＿ＡｂｓｔｒａｃｔＮａｎｏ－ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｃａｒｂｏｎａｎｄｎａｎｏ·ｄｉａｍｏｎｄｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｅｘｐｌｏｓｉｖｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｅｄｂｙＸ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＴＥＭ），ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＩＲ），ｅｌｅｃｔｒｏｎｐａｒａｍａｇｎｅｆｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ（ＥＰ砌ａｎｄｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｎａｎｏ－ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｃａｒｂｏｎｗａｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｍｖａｒｉｏｕｓｏｆａｃｉｄｉｃｏｘｉｄｉｚｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｎａｒｌＯ—ｄｉａｍｏｎｄ，ＸＲＤｓｔｕｄｉｅｄｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｅｓｔｐｕｒｉｌｙｉｎｇｅｆｆｅｃｔｃａｎｂｅａｔｔａｉｎｅｄｕｓｉｎｇＨＮ０３ａｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｉｚｅｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｕｒｉｔｙａｄｍｉｘｔｕｒｅｎａｎｏ·－ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｃａｒｂｏｎａｎｄｎａｎｏ－ｒｄｉａｍｏｎｄｗｅｒｅａｌｓｏｏｎｄｅｎｓｉｔｙｏｆｆｒｅｅ－ｒａｄｉｃａｌｓｏｆｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅＤｅｂｙｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｏｍｅｏｔｈｅｒｐｈｙｓｉｔｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｏｆｎａｎｏ—ｄｉａｍｏｎｄａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄａｍｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｎａｎｏ—ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｌｏｗｆｉｌｌｉｎｇｎａｎｏ—ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｃａｒｂｏｎｏｒｎａｎｏ—ｄｉａｍｏｎｄｔｏｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）．ＸＲＤ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ（ＤＳＣ），ＳＥＭｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎａｎｏ—ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅａｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｆｏｒｍｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｕｔｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｎａｎｏ—ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＷａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ．ｎａｎｏ·ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏ·ｄｉａｍｏｎｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｎａｎｏ·ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ硕士论文纳米金刚石的结构性质与应用研究声明．本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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纳米金刚石应用及分散方法简介
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。
一、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。
二、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。