金刚石的特性与用途:从钻石原身到工业切割工具的全面解析

日期: 2025-01-16 22:05:40|浏览: 9|编号: 91524

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碳家族有很多成员,其中金刚石、石墨和C60是我们常见的一些成员。

钻石俗称“钻石”。我们常说的钻石的原始形态是一种由碳组成的矿物。钻石是地球上发现的许多天然物质中最坚硬的。钻石用途广泛,如工艺品、工业切削工具,也是有价值的宝石。

钻石有多种颜色,从无色到黑色,其中以无色最好。它们可以是透明的、半透明的或不透明的。许多钻石呈淡黄色,主要是由于钻石中含有杂质。钻石具有非常高的折射率和很强的色散特性,这就是钻石反射彩色光线的原因。原生金刚石矿仅产于金伯利岩或少量钾镁煌斑岩中。金伯利岩是它们的母岩,其他地方的钻石是通过河流、冰川等输送的。钻石一般呈颗粒状。

石墨是碳元素的同素异形体。石墨质地柔软,呈黑灰色,有油脂状。当隔绝氧气时,其熔点高于 3000°C,使其成为最耐温的矿物之一。石墨可以导电和导热。因此,石墨在生活和生产中有着广泛的应用。是良好的耐火材料、导电材料、润滑材料,可用作铅笔芯、颜料、抛光剂、电极等。例如工业电解冶炼铝时用石墨作电极。 。

石墨和金刚石的性质有很大不同,但人们已经能够用合成方法从石墨中获得金刚石。使用金属铁、钴、镍等作为催化剂,在50,000至60,000个大气压的压力和1,000至2,000摄氏度的高温下,石墨可以转化为金刚石粉末。世界上有十​​多个国家(包括我国)已经合成了钻石。但由于这种金刚石的颗粒很细,所以主要用作地质和石油钻探的切削磨料和钻头。目前,世界钻石消费量的80%主要用于工业,其产量远远超过天然钻石。

C60是由60个碳原子组成的分子,形状像足球,又称足球烯。 C60是由碳原子结合形成的稳定分子。它有60个顶点和32个面,其中12个是正五边形,20个是正六边形。相对分子质量约为720。C60在室温下为紫红色固体,有弱荧光。 C60具有金属光泽,具有超导、强磁性、耐高压、耐化学腐蚀等许多优异性能,在光、电、磁等领域具有潜在的应用前景,如在超分子研究或纳米材料研究。利用内部空心球结构开发特殊功能材料。 C60 的结构赋予其卓越的稳定性。在分子水平上,单个 C60 分子异常坚硬,使得 C60 可能成为高级润滑油的核心材料。 C60分子一诞生,就有人提出用它作为“分子球”来制造润滑剂。 C60完全氟化得到的是一种超耐高温材料。这种白色粉末状物质是比C60更好的润滑剂,可广泛应用于高科技领域。

对外经济贸易大学附属中学 刘焕新 景连友

审稿人:李继良

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