專利名稱：類金剛石碳結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)化學(xué)制造方法、類金剛石碳結(jié)構(gòu)及類金剛石碳結(jié)構(gòu)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及類金剛石碳結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)化學(xué)制造方法，在這些方法中，在密閉容器內(nèi)加入混合碳相，并且用載能體使其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以便生成分散的凝聚態(tài)碳作為反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明還涉及幾種類金剛石碳結(jié)構(gòu)和這類碳結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
分散的凝聚態(tài)碳是作為經(jīng)相變的碳結(jié)構(gòu)，尤其是在制造合成金剛石范圍內(nèi)生成的。除了靜態(tài)催化的高溫高壓-、沖擊壓-、物理的(PVD)和化學(xué)的(CVD)以及其組合的方法外，還采用所謂的動(dòng)態(tài)方法，這種動(dòng)態(tài)方法建立在富含能量的材料和化合物的化學(xué)變化基礎(chǔ)上，并且導(dǎo)致生成六方晶形和立方晶形的碳結(jié)構(gòu)，大部分以分散和超分散體系的形式出現(xiàn)。
在高能量材料化學(xué)變化時(shí)，尤其伴有負(fù)氧平衡時(shí)，短時(shí)間發(fā)生的規(guī)律性，構(gòu)成類金剛石碳結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化學(xué)制造的基礎(chǔ)。這些規(guī)律性主要在于，在這些材料化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放的和以發(fā)生爐煤氣反應(yīng)為特征的凝聚態(tài)碳經(jīng)受這樣條件的作用，即可以發(fā)生進(jìn)入較高結(jié)構(gòu)化的晶格結(jié)構(gòu)的相變。
含碳載能體的化學(xué)反應(yīng)一般通過(guò)具有負(fù)氧平衡的爆炸物實(shí)現(xiàn)，而且在密閉的高壓容器內(nèi)在惰性氣氛中進(jìn)行。在這時(shí)氣氛中的氧氣借助容器系統(tǒng)抽真空被徹底清除，以便通過(guò)各自在工作壓力下的特殊惰性氣體或其混合物實(shí)現(xiàn)惰性氣氛。這種惰性氣氛應(yīng)該對(duì)較高結(jié)構(gòu)化碳相的再石墨化起反作用。
然而這些方法技術(shù)上和工藝上是極復(fù)雜和不經(jīng)濟(jì)的。盡管在反應(yīng)過(guò)程中提供超分散的凝聚態(tài)碳相，但以投入的反應(yīng)材料及供體材料質(zhì)量部分為基數(shù)，經(jīng)濟(jì)上只有約8.0％到10.0％的各自制造的和期望的碳結(jié)構(gòu)的極小的生成率。從而這類工藝與大規(guī)模生產(chǎn)工藝及廉價(jià)無(wú)緣。
用這種方法制造的較高結(jié)構(gòu)化的碳體系包含達(dá)40％的六方金剛石結(jié)構(gòu)(劣質(zhì)的Lonstelit)以及達(dá)30％X射線無(wú)定形相和剩余的立方金剛石部分，然而這部分的晶相純度為不再大于85％到95％。從而提供的是具有實(shí)際上不可確定的、其工業(yè)技術(shù)的可應(yīng)用性在很大程度上受到限制的體系特性的、不同碳結(jié)構(gòu)的機(jī)械混合物。
此外這些材料構(gòu)形在材料表面含有大量官能團(tuán)和帶自由鍵的碳原子，它們導(dǎo)致難確定的表面極性，并從而使得與其它材料和物質(zhì)相結(jié)合時(shí)需要的交聯(lián)過(guò)程變得困難甚至不可能。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的任務(wù)是，開(kāi)發(fā)一種用動(dòng)態(tài)化學(xué)制造類金剛石碳結(jié)構(gòu)的方法，這種方法可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)同時(shí)有高的晶相純度。此外應(yīng)該可以提供有確定特性的類金剛石結(jié)構(gòu)，并提出對(duì)這類材料新應(yīng)用的建議。
在方法方面此項(xiàng)任務(wù)用下述類型方法解決，其中反應(yīng)物經(jīng)受原子氫輔助低溫等離子體作用，并實(shí)現(xiàn)碳組合向高純立方晶格結(jié)構(gòu)的相變。
結(jié)果令人驚喜，原子氫輔助低溫等離子體的使用導(dǎo)致高純度立方晶格結(jié)構(gòu)的很高工藝產(chǎn)出率。
特別是添加一種碳供體系統(tǒng)。這種碳供體系統(tǒng)主要有液態(tài)或氣態(tài)碳?xì)浠衔铮渲惺紫扔糜袡C(jī)碳?xì)浠衔铽@得特別好的工藝結(jié)果。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的理論認(rèn)識(shí)是，混合碳體系，優(yōu)選是前述的與凝聚態(tài)的、在載能體的化學(xué)變化時(shí)形成的碳相結(jié)合的液態(tài)碳?xì)浠衔?，被引入到一種高能量和短時(shí)間的化學(xué)和熱力學(xué)的過(guò)程，使得一方面支持按化學(xué)計(jì)算量生成凝聚態(tài)碳，和另一方面可以從投入的載能體的化學(xué)反應(yīng)中引發(fā)已經(jīng)成形的或淀積的簇的共價(jià)，并可以最佳地在復(fù)合系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
其中化學(xué)物理的形成過(guò)程在原子氫輔助低溫等離子體條件下，在存在nH≥9.12×1017時(shí)受到如下支持，即具有隨后雜化的電子促進(jìn)作用主要不是按擴(kuò)散機(jī)理而是按馬氏體機(jī)理進(jìn)行。
因此，有可能大規(guī)模在納米和微米尺度的晶粒范圍內(nèi)、以及按新的突出特性的簇結(jié)晶和多晶結(jié)構(gòu)來(lái)廉價(jià)生產(chǎn)類金剛石碳結(jié)構(gòu)。這樣制造的類金剛石碳結(jié)構(gòu)，技術(shù)上可以如此成型，使得它們構(gòu)成用于制備較高結(jié)構(gòu)化的碳體系如Fullerene、超級(jí)Fullerene、納米管、蔥頭形碳(OLC)等的原材料。
此外本發(fā)明的對(duì)象是類金剛石的碳結(jié)構(gòu)，其特征是立方金剛石晶相的純度在99％，優(yōu)選在100％(NJC掃描1/X射線圖)。碳結(jié)構(gòu)的晶粒大小在5nm和50nm之間范圍內(nèi)(X-射線衍射)。已經(jīng)達(dá)到50nm到20μm(掃描電鏡)的簇結(jié)晶量級(jí)，以及達(dá)到分散在40nm到500nm之間的顆粒直徑(光子相關(guān)譜)。不出現(xiàn)X射線無(wú)定形相。
通過(guò)工藝的控制可以改變或者摻雜(cloning克隆)材料的各種參數(shù)比表面值、比磁化率、ζ電勢(shì)、電阻率、基于水蒸氣吸收的自由能等。以這種方式首先下列特征是可以控制的孔隙度和吸著性能，給出確定的交聯(lián)參數(shù)的特性，在親水和疏水設(shè)計(jì)中的表面極性，傳輸特性，電絕緣特性以及半導(dǎo)體特性等。
為了硬和超硬材料表面的超級(jí)和最后精磨以及為了拋光，尤其是納米拋光，平面化和特魯瓦拋光，當(dāng)前采用合成高硬度材料(金剛石立方氮化硼，金屬氧化物等)，這些材料基于其特性，尤其基于塊料等體積成型和與此緊密相關(guān)的在相應(yīng)機(jī)械負(fù)荷下傾向于解理面形成保證了良好磨蝕性能。在實(shí)現(xiàn)當(dāng)前日益增長(zhǎng)的對(duì)表面高質(zhì)量的要求方面，主要在納米領(lǐng)域，這些材料確實(shí)達(dá)到了技術(shù)可用性的極限。杜邦公司生產(chǎn)的MYPOLEX(通過(guò)外部爆炸合成制造)類型的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，與天然的和通常合成的工業(yè)金剛石相比有下列優(yōu)點(diǎn)-不規(guī)則的表面幾何形狀，沒(méi)有明顯的解理面(“自鋒利顆?！?，帶有側(cè)向微裂紋或散裂結(jié)構(gòu)，-均勻保持的硬度特性和-大二至三倍的比表面。
然而卻不能低于0.005μRa以及0.01μ極尖凹處(PTR)的范圍。除此之外Mypolex構(gòu)形和其它金剛石高性能體系的工業(yè)使用是極昂貴，并且在一系列技術(shù)應(yīng)用中不是最佳的而且達(dá)不到要求。
然而所述發(fā)明的類金剛石碳結(jié)構(gòu)卻可以通過(guò)動(dòng)態(tài)化學(xué)混合工藝經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)，并顯示很多特殊性能，使它與常規(guī)工業(yè)金剛石構(gòu)形相比尤為突出。
基于本發(fā)明類金剛石碳結(jié)構(gòu)的特殊性能，尤其是形態(tài)和顆粒形狀以及比表面特性和平均ζ電勢(shì)的性能，在超硬材料表面可以達(dá)到Ra＝2nm到10nm的精磨值以及PTR＝0.5nm到2nm的極尖凹處。此外，可以達(dá)到每分鐘約0.3μm到5,0μm的拋光速度，這種速度有最佳的、不損傷的修平效果。


圖1至4示出氮化硅陶瓷預(yù)研磨表面的本發(fā)明納米拋光結(jié)果并與高效金剛石粒度相比較。圖1和2示出氮化硅陶瓷，它先被研磨，隨后用市售的金剛石懸浮液拋光。與此相反圖3和4示出在已研磨的氮化硅陶瓷上用水質(zhì)陽(yáng)離子、短鏈的類金剛石碳結(jié)構(gòu)懸浮液實(shí)現(xiàn)的納米高質(zhì)量最后拋光。
此外，對(duì)于類金剛石碳結(jié)構(gòu)，在硬質(zhì)材料表面進(jìn)行表面處理的有利應(yīng)用其關(guān)鍵是，單個(gè)結(jié)晶的小扁豆形(卵形)的顆粒外形，以及保證晶體形成過(guò)程是從“下端”開(kāi)始的合成過(guò)程。這就是說(shuō)顆?；蛳鄳?yīng)的簇結(jié)晶構(gòu)形長(zhǎng)到確定的大小，而不是如當(dāng)前流行的那樣，借助粉碎過(guò)程從較大顆粒結(jié)構(gòu)粉碎得到，這種粉碎不可避免地導(dǎo)致較尖銳的輪廓，和導(dǎo)致形成相關(guān)聯(lián)的解理面同時(shí)降低抗壓強(qiáng)度。
本發(fā)明類金剛石碳結(jié)構(gòu)主要適用于下列處理方法-處理高強(qiáng)度陶瓷，寶石和用于微波和大功率電子技術(shù)的元件和組件的特種材料。這里最佳拋光速度在每分鐘0.3μm和5μm之間。
-存儲(chǔ)盤金屬鍍層部件或金屬鏡面的精密拋光，-聚碳酸酯制成的組件或部件如眼鏡玻璃等的處理，-光學(xué)的，光電子學(xué)的和激光組件以及磁頭系統(tǒng)的處理，-矯形外科和牙齒修復(fù)假體的處理，-用于微鏜磨工具，微型和精密球軸承，-用于機(jī)械密封和滑動(dòng)系統(tǒng)(其中如機(jī)械泵、閥門、氣缸、活塞、軸承、襯套以及成形沖頭表面)，-冶金學(xué)和結(jié)晶學(xué)制備，-聚丙烯元件和組件(例如飛機(jī)機(jī)艙用的窗戶等)以及接觸透鏡的處理，-借助滑動(dòng)打磨(特魯瓦拋光)拋光復(fù)雜的、非平面的表面以及大功率和微電子技術(shù)元件的平面化。
為了達(dá)到所追求的特征和功能特性，必須把本發(fā)明類金剛石碳結(jié)構(gòu)加入專門為此設(shè)計(jì)的載體介質(zhì)中。水的和有機(jī)的水溶性的懸浮液、乳狀液、墊、油脂、膏劑、蠟適于用作載體介質(zhì)。
類金剛石碳結(jié)構(gòu)，尤其上述碳結(jié)構(gòu)的其它有利應(yīng)用是電絕緣體。此外，類金剛石碳結(jié)構(gòu)可用作傳熱介質(zhì)。特別有利的是，如果除利用電絕緣的良好性能外，還能利用從一個(gè)物體到另一個(gè)物體最佳傳導(dǎo)熱能的特性。這是在有能耗電子構(gòu)件中提出的典型課題。因此本發(fā)明說(shuō)明了類金剛石碳結(jié)構(gòu)的有利應(yīng)用，主要是在納米和微顆粒范圍內(nèi)作為電絕緣或傳熱介質(zhì)。這點(diǎn)是通過(guò)把碳加入膏劑、膠、漆、油脂、焊料和復(fù)合材料組合體中實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)選在大功率電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及電工技術(shù)和供能技術(shù)領(lǐng)域中的工業(yè)應(yīng)用。
電子部件，尤其是半導(dǎo)體器件，在線性度和功能性能方面有很強(qiáng)的溫度依賴關(guān)系。以鍺阻擋層晶體為例，在85℃和100℃溫度范圍內(nèi)是可以加負(fù)載的，并且器件的線性度常常只在有限范圍內(nèi)在電路技術(shù)上是夠用的，產(chǎn)生的熱量必須散發(fā)到外部，以便保證工作條件，使半導(dǎo)體保持在規(guī)定的溫度窗口內(nèi)。
當(dāng)前借助冷卻器擴(kuò)大有源散熱表面。然而因?yàn)檫@些大功率器件是不平的，并因此有一定程度的粗糙度，它們借助所謂的導(dǎo)熱介質(zhì)與冷卻器連接。這時(shí)這些介質(zhì)必須同時(shí)具有極高的電絕緣性能，并保證與相應(yīng)表面最佳匹配，另一方面又不顯示流變性狀。
目前已知的膏劑、油脂、漆、膠、焊料薄膜體系等，其熱傳輸特性用其特征的和與材料有關(guān)的傳導(dǎo)率描述，到目前為止不能超過(guò)物理上限定的2.5W/mK的傳導(dǎo)值。此外，在已知的介質(zhì)材料如云母、氧化鋁、氮化硼或氧化鈹?shù)那闆r下是不利的，它們有的毒性很大(如氧化鈹)，有的有高的熱阻率。這些尤其涉及陶瓷和聚合物薄膜體系。粘性體系如膏劑、油脂、漆、膠等大多數(shù)不能在需冷卻的電子部件制造過(guò)程中已經(jīng)涂覆上，因而很難使用。
類金剛石碳結(jié)構(gòu)用作傳熱介質(zhì)的電絕緣體，獲得明顯改善的特征和功能特性，并保證用相應(yīng)介質(zhì)載體與有關(guān)部件匹配時(shí)達(dá)到最佳處理。與此同時(shí)，本發(fā)明材料提供一種最佳電絕緣體，并導(dǎo)致整個(gè)體系-系列其它功能特性的改進(jìn)如硬度、介電常數(shù)、擊穿電壓、比重、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、抗擠壓強(qiáng)度、延伸率以及損耗系數(shù)等。
本發(fā)明材料是可按特殊應(yīng)用進(jìn)行摻雜的，并可用大規(guī)模工藝和廉價(jià)制造。此外，常用的電子學(xué)部件的技術(shù)可靠性和可使用性以及功率特性，可以通過(guò)最佳的損耗功率的輸散而不必對(duì)組件和構(gòu)件作設(shè)計(jì)上的改變以顯著提高。
為實(shí)現(xiàn)特征和性能特性，把類金剛石碳結(jié)構(gòu)以固態(tài)高分散形式或作為懸浮液、分散劑或乳狀液添加到相應(yīng)的載體系統(tǒng)中。按本發(fā)明此時(shí)如此添加的碳結(jié)構(gòu)具有高結(jié)構(gòu)化的表面和形狀，它們尤其使有目的地改變所需要的交聯(lián)、懸浮和分散特性成為可能，以保證最佳體系特性。
下面展示和詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明方法的和使用本發(fā)明類金剛石碳結(jié)構(gòu)的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
為了動(dòng)態(tài)化學(xué)制造類金剛石碳結(jié)構(gòu)，向具有幾何尺寸為按比例L/Hmod 8.6至9.2(L＝長(zhǎng)度，H＝高度)以及R/H mod 4至6(R＝內(nèi)徑)的體積為3.0m3的密閉高壓釜中心裝入載能體例如圓柱狀的質(zhì)量為0.5kg的2，4，6三硝基甲苯/環(huán)三亞甲基三硝胺(50/50)。在其中載能體的化學(xué)反應(yīng)是在低真空(約2mmHg)條件下進(jìn)行的，這種真空是通過(guò)適當(dāng)?shù)恼婵毡卯a(chǎn)生的。在這里要遵循下列工藝參數(shù)-在化學(xué)最大值的壓力平穩(wěn)區(qū)P＝20至30Gpa-在化學(xué)最大值的溫度平穩(wěn)區(qū)T≥4000K-P/T平穩(wěn)區(qū)的長(zhǎng)度T≤3×10-6s-反應(yīng)速率D≥8.32×103m/s。
化學(xué)反應(yīng)的引發(fā)是借助電產(chǎn)生的熱與動(dòng)態(tài)脈沖(電動(dòng)雷管)實(shí)現(xiàn)的。
為支持立方碳結(jié)構(gòu)的化學(xué)形成，在圍繞載能體系統(tǒng)的受水器上方，在上面提供的工藝參數(shù)(壓力、溫度、時(shí)間)作用下，產(chǎn)生水蒸氣等離子體。在此處，受水器的厚度相當(dāng)于所用載能體圓柱直徑的三倍。
在此工藝的產(chǎn)物中形成的類金剛石碳結(jié)構(gòu)以下面的參數(shù)和性能為特征-本發(fā)明類金剛石碳結(jié)構(gòu)的工藝產(chǎn)出(工藝產(chǎn)出率)為10.43％(以投入的載能體質(zhì)量為基數(shù))-立方晶格相的純度2θ＝100％，沒(méi)有X射線無(wú)定形相成分的證據(jù)(參閱圖5)
-比表面積267.85m2/g-ζ電位+10mV-表面極性疏水性-對(duì)應(yīng)于圖1和圖2的其它參數(shù)。
因此產(chǎn)生的類金剛石碳結(jié)構(gòu)的特征和性能特性改變?nèi)缦?本發(fā)明碳結(jié)構(gòu)的工藝產(chǎn)出為12.42％-立方晶格相的純度100％，-比表面積298.85m2/g-ζ電位+5.6mV-表面極性弱疏水性碳供體體系的質(zhì)量(MKS)在此如下求得MKS＝A×M/100-A，[g]其中A＝整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中碳供體體系的成分-％和M＝載能體質(zhì)量+碳供體質(zhì)量，其中A(％)必須在13.8至15.1的范圍內(nèi)。
此方法步驟提供具有主要為下面特性的按本發(fā)明的類金剛石碳結(jié)構(gòu)-工藝產(chǎn)出31.6％-立方晶格相的純度100％，-比表面積325.65m2/g-ζ電位-4.5mV
-表面極性弱親水性。
由此應(yīng)生成的類金剛石碳結(jié)構(gòu)具有下列特性-工藝產(chǎn)出52.4％-立方晶格相的純度100％，-ζ電位+10.0mV-比表面積348.50m2/g-表面極性強(qiáng)親水性。
晶粒大小在5至20nm范圍內(nèi)，并且是經(jīng)sp3雜化相應(yīng)地多晶化的。由此出現(xiàn)的具有100％立方晶格相純度的多晶在約0.5μm至15μm的顆粒大小范圍內(nèi)變動(dòng)，其中可以實(shí)現(xiàn)3.43μm的平均值以及小于2.41μm的標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖7示出顆粒大小分布圖。該工藝方法的工藝產(chǎn)出總計(jì)約50％。
所有實(shí)施例1至5的類金剛石碳結(jié)構(gòu)均達(dá)到下列特征和性能特性
范例1親水化的比表面積參數(shù)磁化率(-0.4)λ×10-8m3/kg電阻率1.6×1010Ohm×m自由能(水蒸氣吸收)-973.2mJ/g×Mol范例2
疏水化的比表面積參數(shù)磁化率(0.36)λ×10-8m3/kg電阻率6.6×1010Ohm×m自由能(水蒸氣吸收)-2.22mJ/g×Mol已述的單晶及多晶制備形式的所謂DLSC材料提供一種新一代高結(jié)構(gòu)化碳體系，其一般特征和性能特性相當(dāng)于純金剛石立方晶格相，并且此外具有一系列特定的物理化學(xué)和首先摻雜可改變的特性。因此本材料允許從形態(tài)學(xué)角度實(shí)現(xiàn)用于過(guò)渡到超結(jié)構(gòu)化的碳體系，尤其到形式為蔥頭狀碳形的Fulleren，超F(xiàn)ulleren以及納米管的相關(guān)技術(shù)接口。
在附加地加入上述和這里提供的特性的情況下，該材料既可以以自己?jiǎn)为?dú)的形式也可以與其它材料形成組合物(復(fù)合材料)，這與已知材料如常規(guī)物質(zhì)相比是有優(yōu)點(diǎn)的，首先在下列應(yīng)用領(lǐng)域是可使用的-用于高優(yōu)質(zhì)化材料表面的納米高精磨的磨料和摩擦系統(tǒng)-傳輸和絕緣系統(tǒng)-工程復(fù)合材料-覆層系統(tǒng)-選出的生物和基因技術(shù)材料。
為硬和超硬材料的表面處理DLSC應(yīng)以為此特殊設(shè)計(jì)的載體介質(zhì)加入。這點(diǎn)借助下列實(shí)例示范地予以說(shuō)明
(2)懸浮液DLSC-S I/0，n......n包含成分●DLSC，多晶，顆粒大小分類，0，n......n 0.1-10.0％●聚二甲基二烯丙基氯化銨 2.0-4.0％●蒸餾水 ％-剩余部分●PH值 4-12(3)噴霧劑DLSC-Sp/0，n......n包含成分-如(1)-載體/工作介質(zhì)聚乙二醇，丙烷，丁烷(4)噴霧劑DLSC-SpI/0，n......n包含成分-如(2)-載體/工作介質(zhì)-如(3)-(5)水漿DLSC-PRM/0，n……n包含成分●石墨-碳復(fù)合材料/DSC(70/30) 0.1-20％●聚二甲基二烯丙基氯化銨 1.0-8.0％●蒸餾水 ％-剩余部分●PH值 4-12(6)漿液DLSC-SL/0，n1......n1/0，n2......n2包含成分●DLSC，單晶，顆粒大小分類，0，n1......n10.1-15％●工業(yè)金剛石，單晶，顆粒大小分類，0，n2……n20.05-2.0％●蒸餾水 ％-剩余部分●PH值 4-1權(quán)利要求
1.一種用于制造類金剛石碳結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)化學(xué)方法，-在這種方法中在密閉容器內(nèi)加入混合碳相并且-用載能體使其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以便生成分散的凝聚態(tài)碳作為反應(yīng)產(chǎn)物，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)受原子氫輔助低溫等離子體作用，并實(shí)現(xiàn)碳組合物向高純立方晶格結(jié)構(gòu)的相變。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，附加地加入碳供體系統(tǒng)。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，碳供體系統(tǒng)具有液體或氣體碳?xì)浠衔铩?br> 4.按權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，碳供體系統(tǒng)具有有機(jī)碳化合物。
5.一種類金剛石碳結(jié)構(gòu)，其特征在于，立方金剛石相的純度為99％，優(yōu)選為100％。
6.一種類金剛石碳結(jié)構(gòu)，其特征在于，晶粒大小在5nm和50nm之間的范圍內(nèi)。
7.一種類金剛石碳結(jié)構(gòu)，其特征在于，簇大小的量級(jí)在50nm和20μm之間。
8.一種類金剛石碳結(jié)構(gòu)，其特征在于，分散體中的顆粒直徑在40nm和500nm之間。
9.類金剛石碳結(jié)構(gòu)，尤其按上述權(quán)利要求之一的類金剛石碳結(jié)構(gòu)在硬質(zhì)材料的表面處理中的應(yīng)用。
10.類金剛石碳結(jié)構(gòu)，尤其按權(quán)利要求1至8之一的類金剛石碳結(jié)構(gòu)在用作電絕緣體中的應(yīng)用。
11.類金剛石碳結(jié)構(gòu)，尤其按權(quán)利要求1至8之一的類金剛石碳結(jié)構(gòu)在用作傳熱介質(zhì)中的應(yīng)用。
12.類金剛石碳結(jié)構(gòu)，尤其按權(quán)利要求1至8之一的類金剛石碳結(jié)構(gòu)在用作懸浮液、分散劑、乳狀液、噴霧劑、膏劑、油脂或蠟的添加劑中的應(yīng)用。
全文摘要
為了以動(dòng)態(tài)化學(xué)制造類金剛石碳結(jié)構(gòu),在密閉容器內(nèi)加入混合碳相,用載能體使這種碳相進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),以便作為反應(yīng)產(chǎn)物生成分散的凝聚態(tài)碳。這種反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)受原子氫輔助的低溫等離子體作用,實(shí)現(xiàn)碳向高純立方晶格結(jié)構(gòu)的相變。用此方法可以得到具有約100%純度的立方金剛石相的類金剛石碳結(jié)構(gòu)。晶粒大小在5nm和50nm之間的范圍內(nèi)和簇大小的量級(jí)在50nm和20μm之間。分散體中的顆粒直徑在40nm和500nm之間。本發(fā)明碳結(jié)構(gòu)適合用于硬質(zhì)材料的表面處理,用作電絕緣體或用作傳熱介質(zhì)。為此目的把類金剛石碳結(jié)構(gòu)加入懸浮液、分散體、乳狀液、噴霧劑、膏劑、油脂、蠟或漆體系中。
文檔編號(hào)H01B3/02GK1368936SQ00811524
公開(kāi)日2002年9月11日 申請(qǐng)日期2000年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月18日
發(fā)明者克里斯塔·舍恩內(nèi)菲爾德, T·舍恩內(nèi)菲爾德 申請(qǐng)人:卡爾波納諾及生物技術(shù)產(chǎn)品股份有限公司