Diamant Eigenschaften & Typen

Diamant ist das härteste natürliche Material. Die Mohs-Härteskala, bei der Diamant eine 10 und Korund (Saphir) eine 9 ist, bestätigt diese unglaubliche Härte nicht angemessen, da Diamant exponentiell härter als Korund ist. Diamant ist auch die am wenigsten komprimierbare und steifste Substanz.

Diamant ist ein außergewöhnlicher Wärmeleiter - viermal besser als Kupfer -, der Diamanten den Namen "Eis" verleiht. Diamant hat eine extrem geringe Wärmeausdehnung, ist gegenüber den meisten Säuren und Laugen chemisch inert, vom fernen Infrarot bis zum tiefen Ultraviolett durchlässig und ist eines der wenigen Materialien mit negativer Austrittsarbeit (Elektronenaffinität). Eine Konsequenz der negativen Elektronenaffinität ist, dass Diamanten Wasser abweisen, aber Kohlenwasserstoffe wie Wachs oder Fett leicht akzeptieren.

Diamanten leiten Elektrizität nicht gut, obwohl einige Halbleiter sind. Diamant kann brennen, wenn er in Gegenwart von Sauerstoff einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Diamant hat ein hohes spezifisches Gewicht; es ist angesichts des geringen Atomgewichts von Kohlenstoff erstaunlich dicht. Die Brillanz und das Feuer eines Diamanten sind auf seine hohe Dispersion und seinen hohen Brechungsindex zurückzuführen. Diamant hat das höchste Reflexionsvermögen und den höchsten Brechungsindex aller transparenten Substanzen.

Diamantedelsteine ​​sind im Allgemeinen klar oder hellblau, aber farbige Diamanten, die als "Phantasien" bezeichnet werden, wurden in allen Farben des Regenbogens gefunden. Bor, das eine bläuliche Farbe verleiht, und Stickstoff, der einen gelben Schimmer hinzufügt, sind häufige Spurenverunreinigungen. Zwei vulkanische Gesteine, die Diamanten enthalten können, sind Kimberlit und Lamproit. Diamantkristalle enthalten häufig Einschlüsse anderer Mineralien wie Granat oder Chromit. Viele Diamanten fluoreszieren blau bis violett, manchmal stark genug, um bei Tageslicht gesehen zu werden. Einige blau fluoreszierende Diamanten phosphoreszieren gelb (nachleuchtend im Dunkeln).

Art der Diamanten

Natürliche Diamanten

Naturdiamanten werden nach Art und Menge der darin enthaltenen Verunreinigungen klassifiziert.

• Typ Ia - Dies ist die häufigste Art von Naturdiamanten mit einem Stickstoffgehalt von bis zu 0,3%.
• Typ Ib - Nur sehr wenige natürliche Diamanten sind von diesem Typ (~ 0,1%), aber fast alle synthetischen Industriediamanten. Diamanten vom Typ Ib enthalten bis zu 500 ppm Stickstoff.
• Typ IIa - Dieser Typ ist von Natur aus sehr selten. Diamanten vom Typ IIa enthalten so wenig Stickstoff, dass sie mit Infrarot- oder Ultraviolett-Absorptionsmethoden nicht leicht nachgewiesen werden können.
• Typ IIb - Dieser Typ ist auch in der Natur sehr selten. Diamanten vom Typ IIb enthalten so wenig Stickstoff (sogar weniger als Diamanten vom Typ IIa), dass der Kristall ein Halbleiter vom p-Typ ist.

Synthetische Industriediamanten

Synthetische Industriediamanten haben den Prozess der Hochdruck-Hochtemperatursynthese (HPHT) hervorgebracht. Bei der HPHT-Synthese werden Graphit und ein Metallkatalysator unter hohen Temperaturen und Drücken in eine hydraulische Presse eingebracht. Innerhalb weniger Stunden wandelt sich der Graphit in Diamant um. Die resultierenden Diamanten sind in der Regel einige Millimeter groß und zu fehlerhaft, um als Edelsteine ​​verwendet zu werden. Sie eignen sich jedoch hervorragend als Kantenschutz für Schneidwerkzeuge und Bohrer sowie zum Zusammendrücken, um sehr hohe Drücke zu erzeugen. (Interessante Randnotiz: Obwohl Diamanten zum Schneiden, Schleifen und Polieren vieler Materialien verwendet werden, werden sie nicht zum Bearbeiten von Eisenlegierungen verwendet, da der Diamant aufgrund einer Hochtemperaturreaktion zwischen Eisen und Kohlenstoff sehr schnell abreibt.)

Dünnschicht-Diamanten

Ein Verfahren, das als chemische Gasphasenabscheidung (CVD) bezeichnet wird, kann verwendet werden, um dünne Filme aus polykristallinem Diamant abzuscheiden. Mit der CVD-Technologie können Maschinenteile verschleißfrei beschichtet, mit Diamantbeschichtungen die Wärme von elektronischen Bauteilen abgeleitet, Fenster mit einem breiten Wellenlängenbereich transparent gestaltet und andere Eigenschaften von Diamanten genutzt werden.