ダイヤモンドの特性と種類

ウィリアム・アンドリュー/ゲッティイメージズ

ダイヤモンドは最も硬い天然素材です。の モース硬度計 ダイヤモンドが「10」でコランダム (サファイア) が「9」である は、この信じられないほどの硬さを十分に証明していません。 ダイヤモンド また、最も圧縮性が低く、最も硬い物質です。

ダイヤモンドは格別です 熱伝導体 - 銅よりも 4 倍優れています - これはダイヤモンドが「氷」と呼ばれることに意味を与えます。ダイヤモンドは熱膨張が非常に小さく、ほとんどの酸やアルカリに対して化学的に不活性であり、遠赤外線から深紫外線まで透明であり、負の仕事関数 (電子親和力) を持つ数少ない材料の 1 つです。負の電子親和力の 1 つの結果として、ダイヤモンドは水をはじきますが、ワックスやグリースなどの炭化水素は容易に受け入れます。

ダイヤモンドは電気をよく通しませんが、電気を通しにくいものもあります。 半導体 .酸素の存在下で高温にさらされると、ダイヤモンドは燃える可能性があります。ダイヤモンドは比重が高いです。の原子量が小さいことを考えると、驚くほど高密度です。 炭素 .ダイヤモンドの輝きとファイアーは、その高い分散と高い屈折率によるものです。ダイヤモンドは、透明な物質の中で最高の反射率と屈折率を持っています。

ダイヤモンドの宝石は一般的に透明または淡いブルーですが、「ファンシー」と呼ばれるカラー ダイヤモンドは、虹のすべての色で発見されています。 ボロン 青みを帯びた色を与える窒素、および黄色のキャストを追加する窒素は、一般的な微量不純物です.ダイヤモンドを含む可能性のある 2 つの火山岩は、キンバーライトとランプロアイトです。ダイヤモンドの結晶には、ガーネットやクロマイトなどの他の鉱物のインクルージョンが含まれていることがよくあります。多くのダイヤモンドは青から紫の蛍光を発し、時には日光の下で見ることができるほど強くなります。一部の青色蛍光ダイヤモンドは、黄色のリン光を発します (残光反応で暗闇で光ります)。

ダイヤモンドの種類

天然ダイヤモンド

天然ダイヤモンドは、その中に含まれる不純物の種類と量によって分類されます。

• タイプ Ia - これは天然ダイヤモンドの最も一般的なタイプで、最大 0.3% の窒素を含みます。
• タイプ Ib - このタイプの天然ダイヤモンドはほとんどありません (~0.1%) が、ほぼすべての合成産業用ダイヤモンドがそうです。タイプ Ib のダイヤモンドには、最大 500 ppm の窒素が含まれています。
• タイプ IIa - このタイプは自然界では非常にまれです。タイプ IIa ダイヤモンドには窒素がほとんど含まれていないため、赤外線や紫外線吸収法では容易に検出できません。
• タイプ IIb - このタイプも自然界では非常にまれです。タイプ IIb のダイヤモンドは窒素をほとんど含まない (タイプ IIa よりもさらに低い) ため、結晶は p 型半導体です。

工業用合成ダイヤモンド

合成工業用ダイヤモンドは、高圧高温合成 (HPHT) のプロセスを生み出しました。 HPHT 合成では、グラファイトと金属触媒を高温高圧下の油圧プレスに入れます。グラファイトは数時間でダイヤモンドに変化します。得られたダイヤモンドは通常、サイズが数ミリメートルで、宝石として使用するには欠陥が多すぎますが、切削工具やドリル ビットのエッジとして、また圧縮して非常に高い圧力を発生させるのに非常に役立ちます。 (興味深い補足: ダイヤモンドは多くの材料の切断、研削、研磨に使用されますが、鉄と炭素の間の高温反応により、ダイヤモンドは非常に急速に摩耗するため、鉄の合金の機械加工には使用されません。)

薄膜ダイヤモンド

化学気相堆積（CVD）と呼ばれるプロセスを使用して、多結晶ダイヤモンドの薄膜を堆積させることができます。 CVD 技術により、機械部品に「ゼロ摩耗」コーティングを施したり、ダイヤモンド コーティングを使用して電子部品から熱を奪ったり、広い波長範囲で透明なウィンドウを形成したり、ダイヤモンドの他の特性を利用したりすることが可能になります。