金刚石薄膜被誉为21世纪的新型功能材料。这主要是由于金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的硬度、高的弹性模量、低的摩擦系数、极高的热导率和高的室温电阻率、极好的绝缘性和化学稳定性、很高的电了和空穴迁移率并在很宽的光波范围内透明等优异性能，并使其在机械、电了、生物医学、航空航天、核能等高新技术领域具有广泛的应用前景。20世纪80年代中期以来，在席卷个球的金刚石薄膜的研究与开发热潮中，金刚石所具有的优异性能吸引了众多科技工作者的投入。从1970年前苏联学者Deryagin等人在低温低压条件下用化学气相沉积(CVD)方法实现由石墨到金刚石的转变，到80年代初日本学者Setaka等人在化学气相沉积金刚石薄膜的研究中初步展现出实际应用的可能，到90年代初开始取得实质性进展。这为金刚石薄膜材料的进一步发展和应用开拓了更为广阔的天地。
1.2金刚石的材料概述
1.2.1金刚石材料的结构及形态
在自然界中，碳以非晶态的炭黑、六方片层结构的石墨、立方系的金刚石3中同素异构的形式存在。而金刚石是典型的原了晶体，属等轴晶系，其晶体构造如图11所示。金刚石立方晶胞是由两个互相贯穿的而心立方晶格组成，其中一个而心立方在另一个而心立方的对角线上，并与其近邻原了由SP3杂化轨道形成很强的键。在它的晶体结构中，碳原了具有高度对称性的排列。每个碳原了都以SP3键杂化轨道与4个碳原了形成共价单键，分别指向正四而体的四个顶角，而四而体的每个顶角均为相邻的4个四而体共有。C．C原了间的共价键连接，碳原了的配位数为4，键间夹角为109。28”，碳原了与相邻的4个碳原了之间的距离相等，间距为0154450nm。
金刚石属而心立方结构，其碳原了排列具有高度对称性，碳原了的基态电了层结构是IS22S22P2，而它的外壳层有四个电了。2S壳层只有一个电了轨道，两个电了在2S轨道上，而且白旋相反。2P壳层有三个轨道，分别是2Px.2PY、2Pz。当碳原了构成金刚石时，碳原了的2S、2Px.2PY及2Pz四个轨道将形成四个SP3杂化轨道，它们的对称轴指向四而体的四个角。每个碳原了都用这种杂化轨道与四个碳原了形
金刚石拉丝模具性能
1.2.2金刚石材料的优异性能
由于金刚石特殊的晶体结构，使得金刚石具有许多优异的性能。它是日前已知材料中硬度最高的材料(HV:lOOGpa)：在30-650摄氏度内，是热导率最优良的物质，室温下，是铜的5倍，硅的15倍(20W/(cmK))。金刚石的弹性模量是9*lO'Mpa，这一指标高于一切天然固体，为碳化钨的15倍，碳化钛自的8倍，碳化硅的27倍，碳化钛的34倍。高纯的金刚石对红外光和可见光具有非常优异的透光性能，可应用于短波长光、紫外线的探测器中。金刚石又是良好的绝缘体，掺杂后可做半导体材料，此外金刚石还有耐腐蚀、抗辐射、耐高温及化学，隋性。
/22/金刚石的力学性能
表1-1是金刚石与常用刀具材料的主要力学性能对比。从表1-1列山的主要力学性能数据中可知，金刚石是目前已知材料中硬度最高的材料，低的热膨胀系数和非常低的摩擦系数，所以成为切削加工刀具、模具的涂层材料和真空条件下需要的干摩擦首选材料。现今，已经有切割的金刚石厚膜做得镶嵌刀具和金刚石薄膜涂层刀具在市场上销售，成功地用于切削有色、稀有金属、石墨及复合材料，特别适用于汽车、摩托车用高硅铝合金缸体材料的车削加工。金刚石刀具产业，随着成本生产工艺的突破，将会得到广泛的发展与应用。
金刚石较低的密度和高的弹性模量，以及在声音中传播速度较大，是高档音响扬声器的优选材料。金刚石摩擦系数较低、散热快，可做宇航高速旋转的特殊轴承；它的高散热率、低摩擦系数和透光性，还可作为币用导弹的整流罩材料。
金刚石拉丝模具性能
1222金刚石的电学性能
金刚石还具有优异的电学性能，表12为金刚石的主要电学性能。由表12数据可知，金刚石具有低介电常数，是理想的微波介质材料。金刚石禁带宽，载流了迁移率高，高导热、高的击穿电压，可在半导体器件中制作600℃以下能正常工作的耐高温器件。作为耐强辐射器件可在宇宙飞船和原了能反应堆等强辐射环境中正常工作。
1223金刚石的热学性能
在热学方而，金刚石的热导率是所有物质中最高的(20W-(cm-K)_1)，并且它的热膨胀系数(I.IX10'6/℃)同具有较高热导率的其它金属材料相比，更接近于制作电了器件的Si等材料的热膨胀系数，因而是半导体激光器、微波器件和集成电路的理想散热材料，采用金刚石膜作为热沉的上述器件性能有了明显的改善。
