关于金刚石的导热性

1. 关于金刚石的导热性

金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体—
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如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下，
几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器
。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

2. 为什么金刚石的导热性能这么好?

金刚石的导热性能这么好是因为：金刚石中原子之间共价价结合能量较高。
金刚石不导电，电子不能自由运动，因此其热导性能基本上来自碳原子振动（也就是声子）的传播。得益于碳元素较小的质量，以及较强的碳－碳键，金刚石中振动的传播非常“顺畅”。正因如此，金刚石的热导率也十分拔群，几乎是块体材料中最高的一个，大约是银的五倍左右。

应用领域：
金刚石薄膜在热导率上较其它材料优势明显，但由于金刚石薄膜的低热膨胀，难与金属润湿、焊接等特点，导致金刚石薄膜与其它器件和焊料的组装及应用过程中受到了很大限制。
而将金刚石与铜、铝等金属复合，就可通过调节金刚石体积分数实现高热导和可调热膨胀，满足系统散热和组装工艺的要求，因此“复合”成为了金刚石在热管理材料上的主要应用形式。

3. 金刚石的导热性好吗?

金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体—
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如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下，
几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器
。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

4. 金刚石的导热性是很差还是很好？

金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体—
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如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下，
几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器
。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

5. 金刚石的导热性好吗?

金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体—
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如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下，
几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器
。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

6. 金刚石的导热系数为什么高?

导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体— — 如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下， 几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成
的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器 。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

7. 为什么金刚石的导热性非常好？专家级别的回答

金刚石、Si、Ge等晶体的结构都是所谓金刚石型晶体结构。金刚石是碳的一种晶体，其中的碳原子之间都是以共价键结合起来的，故称其为共价键晶体。

（1）共价键晶体的形成：

金刚石这种共价键晶体的形成与碳原子的特殊电子结构有关。碳原子的原子序数是6，其电子结构是[He]2s22p2。因为碳原子的2s和2p亚壳层状态很接近，当附近有其他原子作用时，这两个亚壳层电子的状态即变得不好区分，则只能考虑主壳层——L壳层；由于L壳层共可容纳8个电子，则还有4个空位，于是碳原子就很容易与其他碳原子共用电子——形成共价键（属于s2p3杂化态），一个碳原子总共可以形成4个共价键，即可以与相邻的4个碳原子形成共价键，则构成正四面体分布的结构（共价键之间的夹角为109o28’）；采用这种原子排列的规律即可构成金刚石结构。晶体中一个原子周围的最近邻的原子数目称为配位数；金刚石晶体中碳原子的配位数为4，该数目较少，这是由于共价键的饱和性所决定的。 

（2）共价键晶体的基本性质：

共价键中的电子与原子核之间存在着很强的Coulomb吸引力，故共价键的能量在所有价键中是最高的，因而共价键晶体具有很高的熔点和较高的弹性模量（即不容易发生弹性形变），脆而硬。金刚石的共价键能量很高（～7.4eV/原子）。金刚石就是最坚硬的一种材料，熔点高达3550oC，弹性模量也高达827GPa。正由于共价键能量很高，所以共价键晶体就很难溶于几乎所有的溶剂中。也由于共价键的本质和高硬度，所以共价键晶体就很难延展，即无塑性、且易碎。
介绍完金刚石的结构，下面来看看金刚石的导热原理：

导热的方式有两种：在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体— — 如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下， 几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成
的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以打个比方，在用钢筋焊接连成网跟用软绳编成的网中，我们弹动结点，哪种网会震动的更剧烈？答案肯定是钢筋，因为钢筋比较硬，能量在传递过程中损耗比较小，而软绳编成的网就差很多，基本上振动源结点之后第3个结点震动就比较小了，这是因为能量衰减太大所致。正是因为金刚石中原子之间共价价结合能量较高，才使得原子震动时能量传递快，衰减小，从而使其导热性能非常好。不知这个回答满意否？

8. 为什么金刚石导热性超越了金属？

导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体— — 如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下， 几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成
的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器 。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。