Los diamantes se clasifican principalmente en tres categorías según su estructura cristalina: diamante monocristalino, diamante policristalino y diamante de calidad gema-. En aplicaciones industriales, el diamante también se utiliza como material central para crear productos industriales compuestos. Las características y aplicaciones de cada tipo son las siguientes:
1. Diamante monocristalino-: compuesto por un monocristal, los átomos de carbono forman una estructura tetraédrica covalente saturada con hibridación sp³. No tiene límites de grano, es anisotrópico y es la sustancia más dura que se encuentra en la naturaleza, con una dureza Mohs de 10 y una conductividad térmica de 2200~2400 W/(m·K).
Se prepara principalmente mediante alta-temperatura, alta-presión (HPHT) y deposición química de vapor (CVD), lo que permite una producción en masa a gran-escala. Actualmente, China puede fabricar-obleas de diamante monocristalinas con un diámetro de 100 mm.
Aplicaciones: herramientas de corte de ultra-precisión, sustratos semiconductores de disipación de calor, dispositivos ópticos y brocas de perforación petrolera. El mecanizado de alta-precisión puede alcanzar una precisión de nivel nanométrico-, adecuada para la fabricación de chips de circuitos integrados.
2. Diamante policristalino
Constituye una estructura de red tridimensional-formada por la agregación de microcristales de diamante a nanoescala (tamaño de grano generalmente inferior a 100 nanómetros) a través de enlaces insaturados. Los tamaños de grano típicos son de 5 a 20 nanómetros, similares a la estructura del diamante negro natural.
Posee propiedades únicas de autoafilamiento-y alta dureza. Durante el rectificado, los microcristales de la superficie se desprenden continuamente para formar nuevos filos de corte, lo que aumenta de 2 a 4 veces la eficiencia del mecanizado de materiales duros. Los disipadores de calor preparados por CVD pueden alcanzar una conductividad térmica superior a 2000 W/m·K, y las heteroestructuras especiales pueden alcanzar una dureza Vickers de 169 GPa.
Aplicaciones: Esmerilado y pulido, embalaje electrónico, disipación de calor de semiconductores; un material fundamental en el campo del mecanizado superduro.
3. Gema-Diamante de calidad
Pertenece a los diamantes monocristalinos-adecuados para joyería. Los requisitos incluyen un peso monocristal superior a 1 quilate, gran tamaño de grano, alta transparencia y pocas impurezas. Las variedades comunes incluyen incoloras, azules y rojas. Los cristales son en su mayoría dodecaédricos octaédricos o rómbicos.
Con un índice de refracción de 2,417 y un valor de dispersión de 0,044, exhibe un fuerte brillo adamantino y emite una fosforescencia azul pálido cuando se expone a la luz solar. Representa sólo el 17%-20% de todos los diamantes naturales. Los cristales de alta pureza se pueden sintetizar artificialmente mediante el método MPCVD.
Aplicaciones: después de cortarlo y pulirlo, se convierte en joyería de diamantes, que se utiliza en la producción de adornos y artesanías, y también se considera un artículo de inversión y de colección de alta-extremidad.
