金刚石的导热系数为什么高?

1. 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。

2. 为什么天然物质中金刚石的热导率最高

为什么天然物质中金刚石的热导率最高
人造金刚石是人工合成物质中热导率最高的，热导率可达2000W/m.K；金刚石的线热膨胀系数可低至1.2ppm/K。铜的热导率380W/m.K，热膨胀系数18ppm/K

3. 金刚石的热导率高,热膨胀系数又小,为什么还用金刚石铜复合材料

人造金刚石是人工合成物质中热导率最高的，热导率可达2000W/m.K；金刚石的线热膨胀系数可低至1.2ppm/K。铜的热导率380W/m.K，热膨胀系数18ppm/K
。这两者合成的金刚石-铜复合片热导率可达800W/m.K,热膨胀系数5ppm/K左右。这种特别的材料最适合制作高速运算或高功率半导体芯片的衬底及导热材料，例如照明用LED的芯片衬底，电脑CPU等大面积芯片的热沉转接导热片。除了高热导率，金刚石-铜复合片的热膨胀系数可以调整到接近半导体芯片的热膨胀系数，避免热应力对半导体芯片的破坏。
为什么不能直接使用金刚石做这些衬底或导热片呢？目前生产人造金刚石的技术主要有三类：一是CVD金刚石多晶膜，这种薄膜厚度和结构力度是否合于使用姑且不论；主要是其造价及耗能甚高，目前不适宜大批量在半导体工业上应用。其二是爆炸法生产的人造金刚石微粒，这种金刚石粒径小，晶形破碎，杂质较多，可以做一些需要增加热导率材料的填充添加物，但不适合做金刚石-铜复合片。已经工业化大批量生产多年的高温高压合成金刚石单晶颗粒，自然就成为主角材料了。然而金刚石是碳元素晶格，硬度虽高但没有金属的延展性，在高温下容易石墨化或烧成二氧化碳。在高压制程中众多小颗粒聚合在一起挤压，晶格会从脆弱面崩裂，这些崩裂的碎片造成成品材料内部的空隙。金刚石是利用‘声子’传热，空隙就成了高热阻。所以即使能将金刚石粉末压合在一起也不能成为好的导热材料。铜的延展性和热导率在金属中都是名列前茅的，利用铜材料填充金刚石颗粒间的缝隙就能解决这个问题。当然，也可以制作金刚石-铝复合材料。

4. 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。

5. 谁知道金刚石的热膨胀系数?

金刚石的热膨胀系数为1.2×10-6～4.5×10-6/℃)

6. 谁知道金刚石的热膨胀系数?

金刚石的热膨胀系数为1.2×10-6～4.5×10-6/℃)

7. 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。

8. 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。