一、 ナノダイヤモンドの特性
ダイヤモンドは地球上で最も硬い物質であり、穴あけ用として最も価値のある材料です。 天然および合成物質の中で最も高い硬度と熱伝導率、最も広い範囲の光透過率と周波数応答、最も高い屈折率、最も優れた耐摩耗性、最も優れた音響特性、耐放射線性、耐食性を持っています。 ダイヤモンドは、物質の世界で最も完璧な機能性材料であると言えます。 軍事や国民経済におけるダイヤモンドパウダーの潜在的な用途のため、その調製技術にますます注目が集まっている。
ナノダイヤモンドは、TNTとRDXの爆発高圧(20万気圧)と高温(3000k)によって瞬時に合成された球状のナノスケール物質であり、ナノ粒子と超硬物質の二重の性質を持ち、最も安定した熱力学的特性を持つナノ構造ユニットです。 多くの物質で安定化し、元の物質の特性を変更して新しいナノ材料を形成するために添加することができます。 ナノダイヤモンドは、現在すべての方法で入手可能な最高級のダイヤモンド粉末であり、このダイヤモンド粉末は自然界には存在せず、人工的な方法でしか合成できません。 それらは比類のない硬度と耐食性を持ち、同時に細粒(最大粒径10ナノメートルを達成でき、1ナノメートルは10億分の1メートルに相当)、大きな比表面積と高い身体活性と微視的吸着のために、ナノアセンブリ問題を解決した後、界面張力の問題を完全に排除し、凝集の問題を解決することができます。 耐摩耗性と摩擦低減、複合材の改質と補強の分野での用途に適しています。
二、 国内外のナノダイヤモンド開発の現状
1.国防
(1) レーダー波や赤外線・紫外線の透過性・吸収性に優れ、航空機、戦車、ミサイル、軍艦などの透明化や防錆に応用できる；
(2)爆薬にナノダイヤモンドを添加することで、爆薬の爆発力を大幅に高めることができる。
(3)ナノダイヤモンドは装甲車や戦車の装甲に塗布したり、銃や砲身にメッキすることができる。
(4) 繊維にナノダイヤモンドを添加することで、耐久性があり、セルフクリーニングが可能で、紫外線に強く、目に見えない繊維を作ることができる。
2、潤滑材
ナノアセンブリー技術で処理されたナノダイヤモンド粒子は、界面張力を完全に除去するため、潤滑油中に均一かつ熱力学的に安定した状態で浮遊しており、これは潤滑油中に数十億個のベアリングビーズを配置したのと同じことです。 これは、潤滑油中に数十億個のベアリング・ビーズを配置するのと同じことです。運転中は、シリンダー・ライナーとピストンの間にダイヤモンド・ボールベアリングの構造膜が形成され、摩耗することなく、滑り摩擦を転がり摩擦に変えることができます。 また、磨耗した凹部や粗い凹部を埋め、エンジンの寿命を大幅に延ばすこともできる；
3、機械
(1)各種切削工具、抜き型、絞り型、ギア、シャフト、シリンダー、シリンダーライナー、ノズルなどに、ナノダイヤモンドを含むニッケルめっき、クロムめっき、銅めっき、亜鉛めっき、コバルトめっき、リンめっき液を調製し、耐摩耗性を2～4倍、見かけ硬度を1～4倍に高めることができる。
(2) ナノダイヤモンドは、他の金属粒子とともに水素環境下で使用することで、エンジンブロック、ピストン、オイルドリルビットの製造に広く使用されている高強度、高耐摩耗性のクラッドメタルを製造することができる。
4、エレクトロニック
(1)バースト・ボンバードメント法を用いてナノダイヤモンド半導体材料を作製することができ、バンド幅が5.5evと一般的に使用されている半導体シリコン材料の5倍であり、ホール移動速度がシリコンの4倍であり、回路動作速度が大幅に向上する。 ダイヤモンド半導体は、放射線誘起キャリアが蓄積しにくく、デバイス特性に影響を与えないため、高信頼性耐放射線半導体デバイスの理想的な材料である。
(2) ホウ素とアルミニウムをドープしたナノダイヤモンドの使用により、電気抵抗が7.7*107Ωcmから0.1～2Ωcmに低下し、半導体材料や電極材料用のナノダイヤモンドの調製の道が広がった。
(3)優れた冷陰極電界発光効果で、液晶に代わる高精細、低エネルギー消費、大視野角の超薄型フラットパネルディスプレイ材料に最適；
(4)ナノダイヤモンドで形成され、集積回路、磁気ディスク、磁気ヘッドなどの高級保護フィルムとして使用できる。
5、ラミネート素材
ナノダイヤモンドは、その表面にカルボキシル基、水酸基、カルボニル基など多くの官能基を持ち、金属、ゴム、プラスチックポリマー、布地表面と容易に結合することができる。 ナノダイヤモンドを少量添加することで、卓越した親和性と耐摩耗性・耐食性を付与することができる。
(1)少量のナノダイヤモンドをコーティング剤に懸濁させ、車の表面に吹き付けることで、耐スクラッチ性、UVカット、非吸収性、セルフクリーニング、カーコーティングの均質性、堅牢性、耐候性を向上させる。 海水の腐食に耐えるため、船舶にも適用できる。
(2) ゴムやポリマーにナノダイヤモンドを添加すると、その性能を大幅に向上させることができる。 エンジン用ゴム部品のフッ素ゴムやシール用アクリル系ゴムに添加すると、低温での弾性が大幅に向上し、エポキシ樹脂系ポリマーに添加すると、接合強度が2～2.5倍向上する。
(3) 積層セラミック製品の製造に少量のナノダイヤモンド粉末を使用すると、靭性が大幅に向上し、脆性が低減し、耐摩耗性が向上する。
6.バイオメディカル材料
ナノダイヤモンドは、歯や顎の骨、脚の関節などの表面をコーティングするために使用される。
7.その他
(1)ナノダイヤモンドパウダーから作られた精密研磨液と研磨ペーストで、ルビーやサファイアの宝飾品や高品質の光学レンズの精密研磨に使用できる。
(2) ナノダイヤモンドは比表面積が極めて大きいため、水素を吸蔵・貯蔵する能力が高い。 燃料電池の基材として利用でき、新エネルギー開発や公害削減に大きな可能性を秘めている。
結論として、ナノダイヤモンドは幅広い市場用途を持つ現代技術の結晶である。
