如果有人問你，金剛石的特點是什么？相信大多數人的腦海里面的第一印象一定是“硬度大大的”。目前工業上應用的金剛石材料，也主要是利用了金剛石硬度大這一特性，例如常見的金剛磨盤、切割刀具、金剛鉆、拋光劑等。

圖1：金剛石硬特性的常見應用領域

隨著人造金剛石的制備工藝越來越成熟，其用在磨料磨具等超硬材料領域競爭已經白熱化，金剛石的功能化應用及開發應該勢在必行。除了超硬特性以外，金剛石材料的熱學、光學、電學、生物相容性等性能也極為優秀，下文將對不同功能的金剛石的應用做介紹。

一、用于導熱功能材料

金剛石的導熱率達到 2000W/(m·K),比石墨烯低,但比其他材料都高得多。石墨烯導電,而金剛石不導電,屬于絕緣材料,因此金剛石更適用于絕緣應用領域。

應用舉例：用于散熱基板材料

金剛石具有獨一無二熱物理性能（超高熱導率及半導體芯片匹配的膨脹系數），因此可作為優選的散熱基板材料。但單一的金剛石不易制備成塊體，且金剛石硬度極大，金剛石塊體材料難于加工。因此實際應用會以“金剛石顆粒增強金屬基復合材料”或“CVD金剛石/金屬基復合材料”的形式應用在散熱基板材料中。常見的金屬基體材料主要有Al、Cu及Ag等材料。

圖2：截圖來源：Denka的電子

二、用于生物功能材料

金剛石作為生物材料，具有化學惰性、生物相容性和穩定性等良好的性能.納米金剛石在生物成像、生物印記、生物傳感、靶向特定細胞藥物傳輸和人體組織工程等領域的應用得到了快速發展。

圖3：多晶金剛石涂層用于醫療植入物，具有很好的生物相容性性及抑制細菌生長能力（截圖來源MedSci梅斯醫學）

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三、用于光催化功能材料

大量揮發性化合物的日益排放嚴重危害著人類的健康。光催化處理有機污染物具有廉價、無毒、節能、高效的特性，是目前國際熱點研究對象之一。納米金剛石材料被認為是低成本光催化劑中的最佳適用材料，納米金剛石具有導熱性高、化學穩定性好、強度高等特性，在光催化領域應用前景潛力無限。

四、用于摩擦功能材料

研究表明納米金剛石增強超高分子量聚乙烯復合材料的摩擦學行為，聚合物基體中加入質量分數為1%的納米金剛石,能降低超高分子量聚乙烯磨損率的 72%，對聚合物基體的抗磨損和摩擦潤滑性能的改善效果非常明顯。采用爆轟法合成的納米金剛石用作潤滑油添加劑時，在發動機實驗中能增強其耐磨性和燃油經濟性，但為了避免增加非正常的磨損必須精細設計使用。

五、用于人造鉆石

最后一個功能，我們來說說金剛石的“裝飾功能”。天然的金剛石經過雕琢后便成為“鉆石”，但天然金剛石數量稀少，可以達到做寶石級別的那更少，但全世界女孩子及愛美人士又這么多，因此需要來自實驗室的人工寶石來補充！

圖：Lightbox Jewelry 的人工鉆石

備注：實驗室生長的鉆石與稀有天然鉆石具有相同的物理、化學和光學特性，但創造它們所需的過程與自然不同，因此，雖然它們既不珍貴也不寶貴，但它們同樣閃亮。人造鉆石可以利用化學、時間和溫度來制作不同顏色的鉆石，所以你可以選擇一顆紅色、粉紅色或粉藍色的寶石。

目前，隨著寶石級金剛石單晶的制備技術進步，“人造鉆石”的制備成本已經大幅降低，售價也很美麗（舉個例子：Lightbox Jewelry的合成鉆石定價1克拉800美金折合人民幣約5600，而1克拉天然鉆石的價格從兩萬到十幾萬人民幣不等）。愛美人士們可以用不那么高的價錢買上心怡的產品了。裝飾品市場容量龐大，值得期待。

人造金剛石潛力巨大，本文選取了較為經典的部分做介紹，更多功能未能一一表述，對于金剛石的功能化應用，如果你有更多好主意，歡迎關注粉體圈公眾號并與我們互動哦。

粉體圈 編輯：小白