ダイヤモンド・ナレッジ

気相合成によるダイヤモンド単結晶

1994年、GEのThomas R. Anthonyらは、気相堆積法(CVD)で成長させた多結晶ダイヤモンドの垂直アスペクト(100)を、より高い速度で成長させることができるとして、米国特許5,437,891を出願した(1995年発行)。 特に、反応ガス流(例えば98%水素+1%メタン)に少量(例えば1%)の空気(78%窒素、21%酸素、1%アルゴン)を添加すると、成長速度が向上する。 1996年、Anthonyらは、CVDで成長させた多結晶ダイヤモンド膜を高圧(3Kb以上)・高温(1300℃など)で処理し、欠陥を減らす方法を発明した(米国特許5,672,395、1997年発行)。 2004年、ロバート・H・フルショアは同様の米国特許6,811,610を出願したが、これは熱処理用の単結晶ダイヤモンド膜に関するものであった。 2004年、Suresh S. Vagaraliらは、高圧・高温によるカラーダイヤモンド単結晶の無色化に関する米国特許6,692,714を取得した。 台湾の中央研究院のアカデミシャン(米国と中国の科学アカデミーのメンバーでもある)、毛和光とラッセル・ヘムリーは、米国のカーネギー・インスティテュート・オブ・ワシントン(CIW)の地球物理学研究所の科学者であり、1998年、台湾の顔志學は、彼らの資金提供によるプロジェクトでCVDによるダイヤモンド単結晶の研究を行った。 気相堆積法では、天然ダイヤモンドまたは人工ダイヤモンドの単結晶を結晶種として用い、その上にエピタキシャル結晶を成長させる。 成長速度を速めるために、結晶の温度をかなり上げるだけでなく、メタンの含有量を適度に増やし、窒素と酸素をガスに加えることで、窒素を含むイエローダイヤモンドを1時間当たり15ミクロン(μm)以上の速度で成長させることができる。 2002年にHemleyらによって出願された米国特許6,858,078の実施例1によると、CVDは、圧力160torr、ガス組成3%N2:97%CH4:12%CH4:88%H2で、熱源としてマイクロ波プラズマを使用する。 ガス流量は1.8 sccm N2、60 sccm CH4、500 sccm H2。 […]

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天然ダイヤモンドの形成

天然ダイヤモンドは130キロメートル以上の深さから産出される。ユニークな立方晶の結晶構造を持つ。ダイヤモンドの各炭素原子は、他の4つの炭素原子と強固に結合しており、世界で最も硬い天然物質として知られている。 ダイヤモンドはどのように形成されるのでしょうか? 知ってみましょう

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ダイヤモンド合成法 – 化学気相堆積法

化学気相堆積法でダイヤモンドを作るには? 化学気相堆積法(CVD)は、純粋で効率的な固体材料を製造する。 コア」となる小さなダイヤモンドを真空中に置いて不純物を取り除き、摂氏3000度の高温ガス(メタンと水素)を注入すると、メタンが割れて電荷を帯びたイオンが形成され、メタンの割れ目から炭素原子が放出される。炭素イオンはダイヤモンドの表面に堆積し、配置された構造を複製し、毎時0.006cmの速度で成長し続け、数日で1カラットのダイヤモンドを得ることができる。 CVDプロセスはダイヤモンドの発見にも利用でき、ダイヤモンドの収量と用途を効果的に増やすことができる。 プロセスガス CVDダイヤモンド膜に使用されるプロセスガスのほとんどは、メタン、水素、アルゴンを特定の割合で混合したものである。 最も一般的に使用されるガスは、1%のメタンと99%の水素の混合ガスであり、アルゴンは希釈ガスとして一般的に使用される。 一般的な基板 気体堆積法の一般的な基板として、シリコン、金属、金属化合物などがある。前駆体蒸気が基板と接触すると、基板に付着した合成したい物質を生成するために、堆積、分解、その他の反応など、さまざまな変化が起こる可能性がある。 化学気相堆積法(CVD)の利点 初期設備コストの低減 より高いカラット数のダイヤモンドの育成 より高いクラリティを持つ育成されたダイヤモンド 育成されたダイヤモンドには金属インクルージョンがない。 CVDの最大の利点は、様々な基板上に成膜できることであり、成長条件も高温高圧法ほど厳しくないため、ダイヤモンドの完成品への応用に適している。 さらに、さまざまなダイヤモンドをさまざまなパラメータで成長させることができ、ミクロンダイヤモンド、ナノダイヤモンド、ウルトラナノダイヤモンドなど、大きさの違いによって分類することができます。

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ダイヤモンド合成法 – 爆発

ダイヤモンド合成法 ダイヤモンドは、気相法(PVDやCVDなど)、液相法(静水圧法、触媒法、CVD液相法など)、固相法によって合成することができる。 固相法とは、流体のない物質中でダイヤモンドを合成する方法である。 固相状態の炭素原子は、流体中を拡散してダイヤモンドの構造を再構成することができず、触媒作用なしに直接ダイヤモンドに変換されなければならない。この相転移は、原子が分解・再編成される再構成型の相転移とは大きく異なる、置換型の相転移である。原子が拡散したり再結合したりする必要がないため、変位相変化は非常に速く起こる。 合成時間が短いため、静圧下での容量性放電や、爆発物から発生する高電圧と高温の短時間のバーストによって、瞬時(数マイクロ秒)に合成することができる。前者は高圧室の容積に制限があり、実用的でないため、工業用ダイヤモンドパウダーは爆発によって大量生産される。 爆発方法の種類 高圧を発生する火薬を原料として直接合成する方法と、衝撃波による高圧を利用して黒鉛をダイヤモンドに変換する方法がある。爆薬が爆発してガス化すると、残った炭素や他の元素の原子が互いに衝突し、ナノメートル単位(3~10nm)のスラグ(爆轟煤)を形成する。このスラグにはダイヤモンドライクカーボン(DLC)が含まれている。このプロセスはPVD法と似ている。 前者は、大量の炭素原子がガス爆発によって互いにぶつかり合い、ナノ粒子を形成するプロセスであり、後者は、気化した炭素イオンが電界によって基板に連続的にぶつかり、ナノ粒子の組み合わせの薄膜を形成するプロセスである。 爆発物の合成 爆薬法に使用される爆薬は、炭素が多く、酸素やその他の不純物が少ないものでなければならない(TNT、RDX、HMXなど)。酸素のない密閉室内でこの種の爆薬を爆発させると、残留炭素は瞬時に圧縮されてスラグとなり、これは不純物や欠陥を多く(約10%)含むダイヤモンド状の炭素である。粒子が極めて小さいため(例えば411m)。 比表面積が極めて高い(例えば300 M2 / g)ため、不純物を多量に吸着する。 比表面積が極めて大きい(例えば300 M2 / g)ため、不純物を多量に吸着する。 爆薬の爆発後のダイヤモンドへの変換率が低く、ナノダイヤモンドの洗浄とグレーディングのコストが高いため、この製品は、精密研磨、エンジンピストン表面の硬化、PVDD/CVDD結晶化などの特定の用途にのみ使用されている。 価格が高いため(例えば3カラット)、現在市場ではあまり需要がない。

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Honwayガラス用研磨パウダー酸化セリウム、転化セリウムシリーズ

Honwayガラス用研磨パウダーリーズ 転化セリウムシ研磨パウダーリーズ 提案された用途 HC-11XX ソーダライムX、ガラスシリーズによる一般グレージング HC-12XX サファイアガラス使用 HC-13XX 石英ガラス使用 HC-14XX コーティングガラス Dia Xなど HC-15XX 工芸用ガラスおよび一般シリコンガラス HC-16XX スワロフスキーの鉛ガラスなど、高級装飾ガラスを使用 HC-17XX 光ファイバー用ガラス HC-18XX

製品の用途です

ナノダイヤモンドパウダー複合材

精製前後の爆轟合成生成物(ナノダイヤモンド粉末、黒色粉末、灰色粉末)を用いてフッ素ゴムとニトリルゴムの改質を行った。研究によると、爆発性黒色火薬はゴムの硬度を高めるものの、引張強度と破断時の伸びは低下することが分かっています。フッ素ゴムにナノダイヤモンド粉末を添加すると、ゴムの総合性能指数が向上します。これは、ナノダイヤモンド粉末には、軽質、カルボキシル基、メチル基などの官能基が含まれており、ポリマーとの結合活性を高め、ゴムの引張特性、硬度、耐摩耗性などの性能指標を向上させるためです。ロシアの学者による研究によると、ナノダイヤモンド粉末を添加するとフッ素フィルムの耐摩耗性が100%向上することが示されています。タイヤに使用されるポリイソプレンゴムにナノダイヤモンド粉末を添加すると、耐摩耗性、伸び、老化の遅延が1.3〜1.7倍向上し、高温引裂抵抗が大幅に向上し、タイヤ破裂強度が53MPaから154MPaに増加します。シリコンゴムに黒色粉末を充填すると、絶対長さが約3倍に増加し、総合弾性強度が3〜5倍に増加すると、破断強度が53MPaから154MPaに増加します。臨界最大弾性率は、黒色粉末含有量が約0.6%(重量)に相当します。フッ素ゴム成分に黒色粉末を充填すると、耐摩耗性が1.5〜2倍に増加し、ポリイソプレンゴムと同等になります。現在、ほとんどの研究は、ナノダイヤモンド粉末または黒色粉末を充填剤として使用して、より強力な機能性を備えたゴムまたはプラスチック製品を充填することに焦点を当てており、それらはすべて低充填であり、添加量は一般的に1%未満です。ゴム加工工程において、従来の炭素充填剤の同重量の1~3%(重量パーセント)をナノダイヤモンド粉末と黒色粉末に置き換えると、非極性イソプレンゴム自動車タイヤの耐用年数(走行距離)を30%延ばすことができ、ブッシングなどのゴム加工品の寿命も30~100%延ばすことができます。同時に、ナノダイヤモンド粉末の添加により気孔率が減少するため、混合に必要な電力が5〜7%削減され、気泡、破片、表面の付着物の発生が軽減され、脱型が容易になります。

製品の用途です

ナノダイヤモンド粉末を含む新しい耐摩耗材料

1992年、米国のヤシュチェンコらは粉末冶金法を用いて新しいタイプの耐摩耗性材料を製造した。この材料は、銅亜鉛粉末と銅スズ粉末をナノダイヤモンド粉末と一定の割合で混合し、圧縮し、水素中で焼結することによって作られた。この新素材は、内燃機関のシリンダーライナーやその他トランスミッション機械のブッシング、滑り軸受の製造に使用できます。この新素材には、摩擦係数が低く、熱伝導率が高いナノグレードのダイヤモンド粉末が含まれているため、耐傷性と耐摩耗性が高くなっています。実験結果によると、ナノダイヤモンド粉末で作られた金属修復剤は、引張強度が71.98%、ねじり強度が19.75%、耐摩耗性が154.82%向上しました。海外の報道によると、ナノダイヤモンド粉末は、航空機や船舶の胴体、翼、船体表面の有機シリコンコーティングに使用できるとのことです。コーティングの耐腐食性、不凍性、耐熱性、耐老化性を高め、弾力性、破壊強度、引裂強度などを向上させ、表面コーティングの耐用年数を1.5~2.0倍に延ばすことができますが、コストは1~2%しか増加しません。

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