金剛石是我們都非常熟悉的超硬材料，金剛石晶體有多種不同的類型，每種類型都具有不同的特性和應(yīng)用，在本文中，我們將梳理一下金剛石晶體的不同類型及應(yīng)用。

       一、金剛石單晶

       金剛石單晶是原子排列規(guī)律相同，晶格位相一致的晶體，是金剛石晶體中最常見的類型，它具有非常高的硬度和優(yōu)異的熱導(dǎo)率等性能。

       1.晶體結(jié)構(gòu)：金剛石單晶是由具有飽和性和方向性的共價鍵結(jié)合起來的晶體，結(jié)晶體內(nèi)部的微粒在三維空間呈有規(guī)律地、同期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構(gòu)成，整個晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的排列為長程有序。晶體結(jié)構(gòu)均勻、完整，具有均勻的化學(xué)、熱力學(xué)性質(zhì)。

       2. 制造方法：在熱力學(xué)穩(wěn)定的高溫高壓及觸媒參與的條件下合成，國內(nèi)基本都采用六面頂壓機(jī)合成。

       3. 物理性質(zhì)：金剛石單晶硬度大、抗磨損性能好，具有良好的導(dǎo)熱性能和耐高溫性能，能夠在高溫高壓環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。

       4. 切割性能：金剛石單晶可用于切削工具、磨料、高壓電極及高效光學(xué)器件等領(lǐng)域。

       二、金剛石多晶

       金剛石多晶是由很多具有相同排列方式但位向不一致的小晶粒組成。多晶金剛石最初的生產(chǎn)發(fā)明是由美國的杜邦公司發(fā)明的。

       1. 晶粒結(jié)構(gòu)：多晶金剛石是由眾多細(xì)小的納米級小顆粒聚集而成，經(jīng)過提純分級等后續(xù)處理得到不同粒度范圍的多晶金剛石微粉，粒度一般不超過10微米。晶體結(jié)構(gòu)不均勻，缺陷嚴(yán)重、脆弱，具有尖銳棱角的不規(guī)則外形。結(jié)構(gòu)與天然的Carbonado極為相似。通過不飽和鍵結(jié)合而成，具有很好的韌性。

       2. 制造方法：金剛石多晶（微粉）是利用獨(dú)特的爆破法由石墨制得，高爆速炸藥定向爆破的沖擊波產(chǎn)生高溫高壓，金屬飛片加速飛行撞擊石墨片從而導(dǎo)致石墨轉(zhuǎn)化為多晶金剛石。一般只有幾微秒的瞬間，產(chǎn)品多是5~20納米的細(xì)小多晶體。

       3. 物理性質(zhì)：金剛石多晶硬度不如單晶高，但仍具有優(yōu)異的耐磨性能和導(dǎo)熱性能，能夠在高溫高壓環(huán)境下保持一定穩(wěn)定性。

       4. 磨削性能：金剛石多晶的切割性能不如單晶，但具有獨(dú)特的韌性和自銳性，多晶金剛石具有更多的晶棱和磨削面，在磨削過程中每條晶棱都具有磨削力，并且粗顆粒在磨削過程中會破碎脫落成更小的顆粒，這樣既可以保持持續(xù)的磨削力，又避免尖銳棱角對工件表面造成劃傷，既保證了樣品表面的磨拋質(zhì)量，又提高了研磨切削效率。與單晶金剛石比起來，更適合用來研磨表面由不同硬度材料構(gòu)成的工件。

       因此，多晶金剛石多用于以下應(yīng)用：

       作為精密磨料，多晶金剛石用于藍(lán)寶石、磁頭、硬盤、硬質(zhì)玻璃和晶體、陶瓷以及硬質(zhì)合金的超精密研磨和拋光，如用于LED藍(lán)寶石的減薄。

       作為鍍膜添加劑，多晶金剛石用于金屬模具、工具、部件等的鍍膜，能夠大大提高表面耐磨性、表面硬度、延長使用壽命。

       用于研磨，多晶金剛石一般可配制成研磨液來使用。

       多晶金剛石也可制作刀具，切割時不容易產(chǎn)生崩裂。

       三、金剛石類多晶

       由于多晶金剛石有很大的市場需求，就衍生了類多晶金剛石產(chǎn)品。類多晶，也就是使用單晶金剛石做原材料，經(jīng)過表面刻蝕處理形成蜂窩孔洞結(jié)構(gòu)，以此達(dá)到類似多晶金剛石的磨拋效果，所以叫做“類多晶”金剛石。

       類多晶金剛石微粉，是介于單晶金剛石和多晶金剛石之間的新型磨料。由單晶金剛石微粉采用特殊工藝加工制成。

       四、金剛石聚晶

       人造金剛石聚晶是一種把金剛石與結(jié)合劑在高溫、高壓條件下燒結(jié)而成的金剛石聚合物，它具有極高的耐熱性和很高的熱穩(wěn)定性。廣泛應(yīng)用于制造石油，地質(zhì)鉆頭，鉆石加工和機(jī)械加工工具等。

       五、小 結(jié)

       這幾種晶體可從以下幾方面簡單區(qū)別：

       1.生產(chǎn)方法上：單晶金剛石是石墨和觸媒經(jīng)六面頂壓機(jī)合成；多晶金剛石是經(jīng)過爆炸法合成；制備金剛石多晶相對簡單，成本低，廣泛應(yīng)用于砂輪、磨料等領(lǐng)域。聚晶金剛石是把單晶金剛石與結(jié)合劑在高溫高壓下燒結(jié)而成的金剛石聚合物。

       2.從微觀結(jié)構(gòu)上看：在金剛石的生長過程中會出現(xiàn)很多種晶面，如（100）、（110）、（111）面，若單獨(dú)按照某個晶面規(guī)律的外延生長，就形成單晶的，若是混合生長的就是多晶。