论纳米金刚石的发展前沿

摘 要：纳米金刚石的制造，特别是应用，是近年来各国科学家的热门研究课题.虽然纳米金刚石早在三十多年前就已被研制出来，但其应用过去局限于做聚晶，抛光剂等磨料磨具领域.随着人们对纳米金刚石性质认识的深化，纳米金刚石已在金属镀层，润滑油，磁性记录系统，医学等领域开始获得应用，并且应用领域还在不断扩展.

关键词：纳米金刚石；应用；发展；性质；前景

1 引言

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，是碳元素的同素异形体。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。

纳米金刚石，是新型纳米技术和传统的金刚石技术相结合的产物，纳米技术兴起于20世纪末，一经诞生便迅速发展，在多个领域都取得了显著成效，尤其在材料科学领域，对最硬材料金刚石的发展，更是有着不同寻常的意义，成绩斐然，本文主要对新型材料纳米金刚石的研究情况和未来前景展开研究，希望对今后的学习提供资料，为科研提供借鉴。

2 纳米金刚石的优点

纳米金刚石作为一种新兴材料，一经出现，便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、宝石抛光等众多高科技领域。比如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。精确度比起之前大大提高。

纳米金刚石在应用过程中，显示出很多的优点。因为本身具有超细、超硬的性能，使得光学抛光中一直以来让人头疼的难题便随之迎刃而解。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，需要耗时几十个小时，效率并不高。自从使用了纳米金刚石之后，就使的抛光速度大大提高。抛光相同的工件所需的时间才十几小时至几十分钟，效率提高了数十倍至数百倍。根据资料研究不难得出，纳米金刚石能够适应与满足超精加工发展的需求。

总之，纳米金刚石有以下优点：

（1）.精确度高，纳米金刚石的分级准确，如大致范围是10nm，10～50nm等；

（2）.组合方便，纳米金刚石较好的储存是含水悬浮方式，稳定性更强，更容易适应现实需要，

（3）.纳米金刚石的表面和整体化学性质具有好的重复性和再现性，能够整体适应无机化学要求；

（4）.干净整洁，有效防止表面污染，纳米金刚石使用过程中严格按照微电子技术的规范，不含化学不纯物等杂质；

（5）摩擦性好，.纳米金刚石成本在稳定的条件状态下，与静压合成金刚石的微粉和膏体有可比性。表面修饰的纳米金刚石微粒在润滑油中的抗磨减摩性。

3 纳米金刚石使用中的问题

作为一种新型的纳米材料，纳米金刚石不但具有金刚石的特性，而且具有小尺寸效应、大比表面效应和量子尺效应等纳米材料的特性。优异的电子、机械和化学性能使得纳米金刚石在电子、机械、化学、化工和医疗等很多领域都有着很好的应用前景，受到了广泛的关注。但是，由于纳米金刚石表面能级高以及合成过程中诸多因素的影响等原因，粒子极易团聚，如果分散不好，纳米金刚石的硬团聚和软团聚等问题得不到解决，在实际使用过程中往往会导致粒子失去其作为纳米粉体的许多优越性，其良好的性能不能得到充分的发挥，其应用因此受到制约，无法满足使用的要求，由此也暴露出很多的缺点和问题，因此在实际的操作运行过程中，要注意对其进行解团聚及分级处理。

纳米粉体分级的方法主要有干法和湿法两种。在干法分级中于由粒子间相互附着，分散凝聚是干法分级难以解决的问题。而在湿法分级中，作为介质水本身就是一种较好的分散剂， 且利用添加表面改性剂制得分散性好的料浆，因此在实际运行中，拟采用湿法离心分级方法，试图达到使用的要求。又由于纳米金刚石特有的性能，所以分级前必须解决其团聚及分散性问题，即要先采用机械及化学的方法对其表面改性处理。

4 纳米金刚石前景

随着二十一世纪的经济发展，科技水平的不断提高，现实需要的不断变化，关于新材料的研发是我国重点发展的高新技术领域之一，而纳米材料又是其中的佼佼者。跟据权威机构的有关材料，截止到2010年全世界纳米材料市场规模已超过2000亿美元。随着国际科技进步及工业向高精尖的发展，纳米技术已成各国竞相发展的重要领域之一。真正批量生产粒径为几个纳米的材料只有纳米金刚石等少数几种，可见纳米金刚石的发展前景是非常宽广的。

另外，值得注意的是，纳米金刚石应用在肠胃疾病、肿瘤、皮肤病等医学领域的治疗方面，还可以作为葡萄糖氧化酶的载体，可制成性能优良的血糖测定传感器等，来测定人体血糖血压等相关数据的变化和发展，从而达到预报病情的目的，提醒医生病人身体机能发生的变化，及时采取措施，防止糖尿病、高血压、高血脂等高危病的进一步发展，除此之外，纳米金刚石在医学上还有多种应用，因此我们可以看出，纳米金刚石在生物医学等领域几有较好的应用前景，将来的发展前途不可限量。

5 结语

纳米金刚石作为一种新型的材料，在实际应用过程中，已经展示了良好的应用前景，引起了人們的高度重视。随着对纳米材料研究的日趋深入，必将对科学技术产生深远的影响。不过由于纳米金刚石是一个比较新的研究领域，研究涉及到物理、化学、化工、材料等众多学科，到目前还未形成完整的理论体系。也不可以避免的暴露出一些问题，因此，我们要加大对纳米技术研究的关注程度和投资力度。采取有效措施，趋利避害，保证纳米技术已在材料、微电子学、生物工程、医学等领域得到广泛应用。

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作者简介

邓梦蕾，汉族，北京人，河南工业大学，材料科学与工程学院，研究方向：材料方向。