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纳米金刚石的应用前景

纳米金刚石的制造,特别是应用,是近年来各国科学家的热门研究课题。纳米金刚石早在三十多年前就已被研制出来,但其应用过去局限于做聚晶,抛光剂等磨料磨具领域。随着人们对纳米金刚石性质认识的深化,纳米金刚石已在金属镀层,润滑油,磁性记录系统,医学等领域开始获得应用,并且应用领域还在不断扩展。

镀附后零件使用寿命提高1~9倍.镀层厚度可降低1~2倍.电镀时采用标准电镀设备金属镀层中的金刚石含量平均为0.3~0.5重量%.当镀层厚度为1微米时金刚石耗量为0.2克(1克拉)/平方米.

纳米金刚石抛光膏和悬浮液用于电子,无线电,医学,机械制造,宝石行业,对材料进行精密抛光.优点是可在任何固体上获得镜面,无缺陷,粗糙度高达2~8纳米.加工1平方米表面消耗纳米金刚石1~10克.

纳米金刚石聚合物复合体应用于航空,汽车,拖拉机,船舶制造业,医学,化工,石油,化工,截止阀,保护层和耐磨涂层.已研制出氟弹性橡胶和聚硅氧烷基高效涂层.聚异戊二烯橡胶,丁苯橡胶,丁腈橡胶和天然橡胶的弹性强度性能得到大大改善.在橡胶中添加纳米金刚石可平均降低磨损2~4倍,提高耐断裂性能30%,提高破坏温度15%. 含有纳米金刚石的环氧树脂胶具有更高的粘附性和内聚性,聚合物中加纳米金刚石可提高其强度,耐磨性和抗热老化作用. 1000公斤橡胶(聚合物)耗用纳米金刚石1~5公斤,1000m2聚合物涂层耗用金刚石1~5公斤.

纳米金刚石在润滑油,润滑脂和冷却液中的应用主要用在机械业,金属加工,发动机制造,船舶制造,航空,运输.润滑油中加入纳米金刚石可提高发动机和传动装置工作寿命,节约燃油机油,摩擦力矩降低20~40%,摩擦表面磨损降低30~40%.1000公斤机油耗用纳米金刚石0.1~0.2公斤.

纳米金刚石在磨料磨具领域主要用来与过渡金属混合制造高强度低气孔率的金刚石烧结体,其显微硬度可达6000~7000kg/mm2.可用来加工软或脆性材料,加工表面粗糙度很低.如果预先外延生长碳或添加静压合成的金刚石微粉,在10~12GPa压力下烧结获得的金刚石聚晶显微硬度可达天然金刚石单晶的水平.做成钻头钻高强度岩层可达到或超过CB-СП(俄罗斯)聚晶的使用性能.压制静压合成的金刚石微粉时,将纳米金刚石作为硅浸渍料的组份,几乎可将烧结体成品率提高一倍,抗压强度由1.7GPa提高到2.2GPa.这种烧结体用作钻头的切削元件.

纳米金刚石还可用在磁带,磁盘等磁性记录载体中,起耐磨添加剂和物理改性剂的作用.在电化学涂附复合磁性记录薄膜时添加纳米金刚石,以改善磁性记录装置的性能.添加纳米金刚石可减小铁磁材料颗粒,提高记录密度,降低磨料磨损和摩擦系数.

含有纳米金刚石的铜,锡,锌金属间化合物可用做工作条件非常恶劣的摩擦部件,这时塑性和液体润滑材料常常被挤出来.纳米金刚石对于铜锌或铜锡合金是理想的组份材料(含量不超过15体积%).加入纳米金刚石后使摩擦力降至1/2~1/6.

纳米金刚石还可在医学上用于肿瘤,胃肠疾病,皮肤病的治疗.它无毒,无致癌或锈变性质.纳米金刚石是超活性吸附剂和生物活性物定位剂,可极大增强药物的疗效。

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