金刚石粉的应用

背景及概述

金刚石通过破碎后，得到的产物是粒度分布广泛的金刚石粉，金刚石粉是自然界中导热系数最高的电绝缘物质，现在生产的金刚石粉大多是用搅拌粉碎器进行粉碎。

制备装置^[1]

专利CN201320439112.8提供了一种金刚石粉碎装置，包括机架、粉碎筒、粉碎装置和填料装置，粉碎筒通过筋板与机架焊接相固定，粉碎装置和填料装置分别通过螺栓固定在粉碎筒的上表面和下表面，其中粉碎装置包括电机和电机带动的粉碎棒，粉碎棒上设置有粉碎刀刃，填料装置下端表面上设置有进料口，进料口通过鼓风机与投料机相连，在粉碎筒的下端设置有进风口，上端设置有排风口，排风口通过排风机与收料机相连，在粉碎筒的下端的进风口的个数为三个，且三个进风口之间互相连通，粉碎刀刃为金刚石刀刃。

图1为结构示意图，图中，1为机架；2为粉碎筒；3为螺栓；4为粉碎装置；5为电机；6为排风口；7为排风机；8为收料机；9为进风口；10为填料装置；11为进料口；12为鼓风机；13为投料机。

应用 ^[2]

 一、制备用于二次电子发射的金刚石薄膜

金刚石作为宽禁带材料具有非常良好的二次电子发射性能，这是由于它的电子亲和势低，具有大的二次电子逸出深度。但是，由于天然及高温高压人造金刚石为分散的粉状或颗粒状，长期以来无法直接用作冷发射阴极，直到上世纪九十年代中期化学气相沉积(CVD) 金刚石膜这一新型人造金刚石材料在各方面性能指标上均可达到或接近 天然高质量单晶的水平，金刚石以膜材形式应用于二次电子发射阴极才真正成为可能，但现有的方法制备的用于二次电子发射的金刚石薄膜的二次发射系数及衰减特性均较差。

CN201510255980.4克服了上述现有技术的缺点，提供了一种用于二次电子发射的金刚石薄膜的制备方法，该制备方法制备的金刚石薄膜具有较高的二次电子发射系数及更好的衰减特性。为达到上述目的，本发明所述的用于二次电子发射的金刚石薄膜的制备方法包括以下步骤：

1)取金属钼基板，然后将金属钼基板通过金刚石粉进行研磨，再将研磨后的金属钼基板放置到金刚石粉的悬浊液中进行超声震动，然后再对金属钼基板进行清洗；

2)将经步骤1)处理后的金属钼基板通过MPCVD沉积设备以甲烷、氢气及氧气的混合气体为反应气体进行金刚石薄膜生长，得用于二次电子发射的金刚石薄膜，其中，甲烷、氧气及氧气的体积百分比为4-6：94-96：0-2，生长过程中MPCVD沉积设备的微波功率为4500-5000w，温度为1050-1100℃。

本发明所述的用于二次电子发射的金刚石薄膜的制备方法在制备过程中将金刚石薄膜沉积在金属钼基板上，在沉积过程中通过以甲烷、氢气及氧气的混合气体为反应气体进行金刚石薄膜的生长，从而制备出具有较高的二次电子发射系数及更好的衰减特性的金刚石薄膜，本发明制备的金刚石薄膜的二次电子发射系数在入射电子能量为200eV时达到5 以上，连续工作4小时二次电子发射系数衰减可控制在15％之内，保证了其在实际器件中的稳定应用，可进一步应用于电子倍增器件中。

二、利用金刚石粉制备高导热复合材料

金刚石粉的导热系数高达1900~2000W/(m·K)，是目前导热系数的材料。利用这具有更高导热系数的金刚石粉体应用于导热复合材料的制造，采用金刚石粉制备高导热复合材料，以克服现有产品导热系数和耐冲击韧性相互制约的缺点。从而保证提高导热系数的前提下又能有效的防止工件开裂，以大幅提高导热复合材料的热传导性能，改善工件的散热，降低工件的温升，从而提高工件的运行寿命，降低运行成本。

发明专利CN201510443317.7针对现有技术中存在的不足，提供一种利用金刚石粉制备高导热复合材料的方法。具体步骤为：

(1) 按照以下质量比称取原料，液体环氧树脂:固化剂:增韧剂:色料:金刚石粉=100:80~100:20~40:0~9:250~450。

(2) 将步骤(1)称取的液体环氧树脂和色料投入个反应釜中，开动搅拌并升温，升温至85℃时开始加入二分之一量步骤(1)称取的金刚石粉并继续升温，升温至125~135℃，搅拌均匀后于120~130℃且190Pa下减压脱泡至物料无气泡放出为止，再降温至80~120℃解除真空，得到A组分。

(3) 将步骤(1)称取的固化剂和增韧剂投入第二个反应釜中，开动搅拌并升温，升温至150~160℃时搅拌2小时，降温至140℃投入剩余的步骤(1)称取的金刚石粉，搅拌均匀后于120~130℃且190Pa下减压脱泡至物料无气泡放出为止，再降温至80~120℃解除真空，得到B组分。

(4) 将步骤(2)制得的A组分转移到第三个反应釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在125~135℃后，再投入步骤(3)制得的B组分，混合均匀后于120~130℃且190Pa下减压脱泡至物料无气泡放出为止，降至80~120℃解除真空后趁热注入模具型腔于150℃下固化5小时，再自然冷却至室温，即制得高导热复合材料。

主要参考资料

[1]CN201320439112.8 一种金刚石粉碎装置

[2] CN201510255980.4 一种用于二次电子发射的金刚石薄膜的制备方法

[3]CN201510443317.7 一种利用金刚石粉制备高导热复合材料的方法