論納米金剛石的發(fā)展前沿

摘 要：納米金剛石的制造，特別是應(yīng)用，是近年來各國科學(xué)家的熱門研究課題.雖然納米金剛石早在三十多年前就已被研制出來，但其應(yīng)用過去局限于做聚晶，拋光劑等磨料磨具領(lǐng)域.隨著人們對納米金剛石性質(zhì)認(rèn)識的深化，納米金剛石已在金屬鍍層，潤滑油，磁性記錄系統(tǒng)，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開始獲得應(yīng)用，并且應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)展.

關(guān)鍵詞：納米金剛石；應(yīng)用；發(fā)展；性質(zhì)；前景

1 引言

金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體。金剛石是自然界中天然存在的最堅硬的物質(zhì)。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具。

納米金剛石，是新型納米技術(shù)和傳統(tǒng)的金剛石技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，納米技術(shù)興起于20世紀(jì)末，一經(jīng)誕生便迅速發(fā)展，在多個領(lǐng)域都取得了顯著成效，尤其在材料科學(xué)領(lǐng)域，對最硬材料金剛石的發(fā)展，更是有著不同尋常的意義，成績斐然，本文主要對新型材料納米金剛石的研究情況和未來前景展開研究，希望對今后的學(xué)習(xí)提供資料，為科研提供借鑒。

2 納米金剛石的優(yōu)點

納米金剛石作為一種新興材料，一經(jīng)出現(xiàn)，便以其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體硅片拋光、計算機(jī)硬盤基片、計算機(jī)頂頭拋光、精密陶瓷、人造晶體、硬質(zhì)合金、寶石拋光等眾多高科技領(lǐng)域。比如俄羅斯用納米金剛石拋光石英、光學(xué)玻璃等，其拋光表面粗糙度達(dá)到1nm。精確度比起之前大大提高。

納米金剛石在應(yīng)用過程中，顯示出很多的優(yōu)點。因為本身具有超細(xì)、超硬的性能，使得光學(xué)拋光中一直以來讓人頭疼的難題便隨之迎刃而解。精細(xì)拋光是光學(xué)拋光中的難題，原工藝方法是把磨料反復(fù)使用，需要耗時幾十個小時，效率并不高。自從使用了納米金剛石之后，就使的拋光速度大大提高。拋光相同的工件所需的時間才十幾小時至幾十分鐘，效率提高了數(shù)十倍至數(shù)百倍。根據(jù)資料研究不難得出，納米金剛石能夠適應(yīng)與滿足超精加工發(fā)展的需求。

總之，納米金剛石有以下優(yōu)點：

（1）.精確度高，納米金剛石的分級準(zhǔn)確，如大致范圍是10nm，10～50nm等；

（2）.組合方便，納米金剛石較好的儲存是含水懸浮方式，穩(wěn)定性更強(qiáng)，更容易適應(yīng)現(xiàn)實需要，

（3）.納米金剛石的表面和整體化學(xué)性質(zhì)具有好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，能夠整體適應(yīng)無機(jī)化學(xué)要求；

（4）.干凈整潔，有效防止表面污染，納米金剛石使用過程中嚴(yán)格按照微電子技術(shù)的規(guī)范，不含化學(xué)不純物等雜質(zhì)；

（5）摩擦性好，.納米金剛石成本在穩(wěn)定的條件狀態(tài)下，與靜壓合成金剛石的微粉和膏體有可比性。表面修飾的納米金剛石微粒在潤滑油中的抗磨減摩性。

3 納米金剛石使用中的問題

作為一種新型的納米材料，納米金剛石不但具有金剛石的特性，而且具有小尺寸效應(yīng)、大比表面效應(yīng)和量子尺效應(yīng)等納米材料的特性。優(yōu)異的電子、機(jī)械和化學(xué)性能使得納米金剛石在電子、機(jī)械、化學(xué)、化工和醫(yī)療等很多領(lǐng)域都有著很好的應(yīng)用前景，受到了廣泛的關(guān)注。但是，由于納米金剛石表面能級高以及合成過程中諸多因素的影響等原因，粒子極易團(tuán)聚，如果分散不好，納米金剛石的硬團(tuán)聚和軟團(tuán)聚等問題得不到解決，在實際使用過程中往往會導(dǎo)致粒子失去其作為納米粉體的許多優(yōu)越性，其良好的性能不能得到充分的發(fā)揮，其應(yīng)用因此受到制約，無法滿足使用的要求，由此也暴露出很多的缺點和問題，因此在實際的操作運行過程中，要注意對其進(jìn)行解團(tuán)聚及分級處理。

納米粉體分級的方法主要有干法和濕法兩種。在干法分級中于由粒子間相互附著，分散凝聚是干法分級難以解決的問題。而在濕法分級中，作為介質(zhì)水本身就是一種較好的分散劑， 且利用添加表面改性劑制得分散性好的料漿，因此在實際運行中，擬采用濕法離心分級方法，試圖達(dá)到使用的要求。又由于納米金剛石特有的性能，所以分級前必須解決其團(tuán)聚及分散性問題，即要先采用機(jī)械及化學(xué)的方法對其表面改性處理。

4 納米金剛石前景

隨著二十一世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技水平的不斷提高，現(xiàn)實需要的不斷變化，關(guān)于新材料的研發(fā)是我國重點發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，而納米材料又是其中的佼佼者。跟據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的有關(guān)材料，截止到2010年全世界納米材料市場規(guī)模已超過2000億美元。隨著國際科技進(jìn)步及工業(yè)向高精尖的發(fā)展，納米技術(shù)已成各國競相發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。真正批量生產(chǎn)粒徑為幾個納米的材料只有納米金剛石等少數(shù)幾種，可見納米金剛石的發(fā)展前景是非常寬廣的。

另外，值得注意的是，納米金剛石應(yīng)用在腸胃疾病、腫瘤、皮膚病等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療方面，還可以作為葡萄糖氧化酶的載體，可制成性能優(yōu)良的血糖測定傳感器等，來測定人體血糖血壓等相關(guān)數(shù)據(jù)的變化和發(fā)展，從而達(dá)到預(yù)報病情的目的，提醒醫(yī)生病人身體機(jī)能發(fā)生的變化，及時采取措施，防止糖尿病、高血壓、高血脂等高危病的進(jìn)一步發(fā)展，除此之外，納米金剛石在醫(yī)學(xué)上還有多種應(yīng)用，因此我們可以看出，納米金剛石在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域幾有較好的應(yīng)用前景，將來的發(fā)展前途不可限量。

5 結(jié)語

納米金剛石作為一種新型的材料，在實際應(yīng)用過程中，已經(jīng)展示了良好的應(yīng)用前景，引起了人們的高度重視。隨著對納米材料研究的日趨深入，必將對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。不過由于納米金剛石是一個比較新的研究領(lǐng)域，研究涉及到物理、化學(xué)、化工、材料等眾多學(xué)科，到目前還未形成完整的理論體系。也不可以避免的暴露出一些問題，因此，我們要加大對納米技術(shù)研究的關(guān)注程度和投資力度。采取有效措施，趨利避害，保證納米技術(shù)已在材料、微電子學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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作者簡介

鄧夢蕾，漢族，北京人，河南工業(yè)大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院，研究方向：材料方向。