Презентація "Штучні алмази у техніці"

Проект на тему: «Штучні алмази у техніці»

Алмаз та його різновиди Алмаз – це мінерал класу самородних неметалів, тверда кристалічна алотропна видозміна карбону кубічної сингонії. Складається алмаз приблизно на 96 – 99,8% з вуглецю, 0,2 – 0,3% складають домішки хімічних елементів, таких як азот, кисень, алюміній, бор, марганець, кремній, залізо, нікель, мідь, цинк. Він належить до дорогоцінних каменів і є найтвердішим з відомих мінералів. Алмази можуть бути як природними, так і синтетичними. Синтетичні та природні алмази є однаковими за фізичними властивостями й кристалографією. Близько 97% алмазів (за масою), що використовуються у промисловості — синтетичні.

Синтетичні алмази Синтетичний алмаз – це алмази, отримані в результаті штучного процесу, на відміну від натуральних алмазів, що утворюються під час геологічних процесів. Традиційно, відсутність кристалічних дефектів – найважливіший показник якості алмазу. Чистота і відсутність дефектів роблять алмаз прозорим, чистим, а в сукупності з його твердістю, хімічною стійкістю, високою оптичною дисперсією – популярним ювелірним каменем. Висока теплопровідність алмазу – важлива якість для технічних застосувань. Якщо висока оптична дисперсія характерна для всіх алмазів, то інші його якості залежать від умов, за яких його виготовлено. Елементарна комірка кристалічної структури алмазу

Для виробництва штучних алмазів використовується декілька технологій. Історично перша, і основна на сьогодні, завдяки відносно невисокій вартості, — використання високого тиску і високої температури (HPHT-метод). Устаткування для цього методу — багатотонні преси, які можуть розвивати тиск до 5 ГПа за 1500 °C. Другий метод — хімічне осадження з газової фази (CVD-процес)— коли над підкладкою створюється плазма з атомів вуглецю, з якої атоми поступово конденсуються на поверхню, утворюючи алмаз. Третій метод використовує формування нанорозмірних алмазів за допомогою ударної хвилі від вибухівки. Схематичний малюнок пресу. Алмазний монокристалічний диск, отриманий за технологією хімічного осадження з газової фази.

Застосування Різальний інструмент Завдяки твердості, яка перевершує будь-який відомий матеріал, алмази використовуються для шліфування будь-яких матеріалів, навіть під час ограновування самих алмазів. Це найбільша за обсягом ніша використання алмазів у промисловості. Зазвичай алмазний інструмент має спеціальне покриття, в якому мікронні зерна алмазу дисперговані в металевій матриці. У міру зношування металева матриця оголює все нові й нові зерна алмазу.

Застосування Теплопровідники Алмаз, попри величезну теплопровідність, має незначну електропровідність. Це поєднання властивостей дозволяє використовувати алмаз як тепловідвід для потужних лазерних діодів, масивів таких діодів або потужних транзисторів. Ефективне відведення тепла збільшує термін служби електронних пристроїв, а дорожнеча ремонту і заміни таких пристроїв компенсує дорожнечу від використання алмазів у конструкції тепловідведення. Терморозподільники із синтетичних алмазів запобігають перегріву кремнію та інших напівпровідникових матеріалів.

Застосування Оптичні матеріали Алмаз твердий, хімічно інертний, має високу теплопровідність за невисокого коефіцієнту лінійного розширення, що робить його ідеальним матеріалом для вікон виводу інфрачервоного і мікрохвильового випромінювання. Синтетичний алмаз став витісняти селенід цинку як матеріал вихідних вікон у потужних CO2-лазерах і гіротронах. Поодинокі кристали у вигляді пластинок розміром до 10 мм стають важливими в деяких оптичних застосуваннях, зокрема як теплорозподільник у лазерних резонаторах, дифракційній оптиці і робоче тіло оптичних підсилювачів у раманівських лазерах. Алмази, отримані як за CVD-процесом, так і за HPHT-технологією, використовують для створення алмазних ковадл, для вивчення властивостей речовин за надвисоких тисків.

Застосування Електроніка Корисна для електроніки властивість синтетичного алмазу — висока рухливість електронів для електронів у монокристалі CVD-алмазу. Висока рухливість електронів затребувана у високочастотній техніці, продемонстрована можливість створення польового транзистора з алмазу з робочою частотою до 50 ГГц. Разом з відмінними механічними властивостями на базі алмазів побудовано прототипи потужних силових транзисторів для електростанцій. Транзистори на основі синтетичних алмазів виготовляють у лабораторіях, але сьогодні немає жодного комерційного пристрою на їх базі. Алмазні транзистори дуже багатонадійні — вони можуть працювати за вищої температури, ніж кремнієві, чинити опір радіаційному і механічному пошкодженню.

Список джерел:https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BC%D0%B0%D0%B7https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%96_%D0%B0%D0%BB%D0%BC%D0%B0%D0%B7%D0%B8https://www.docsity.com/https://jewellerymag.ru/gems/precious/diamond/