Diamanten worden hoofdzakelijk ingedeeld in drie categorieën op basis van hun kristalstructuur: enkelvoudige-kristaldiamant, polykristallijne diamant en edelsteen-kwaliteitsdiamant. In industriële toepassingen wordt diamant ook gebruikt als kernmateriaal om samengestelde industriële producten te maken. De kenmerken en toepassingen van elk type zijn als volgt:
1. Enkelvoudige-kristaldiamant: Koolstofatomen bestaan uit één enkel kristal en vormen een verzadigde covalente tetraëdrische structuur met sp³-hybridisatie. Het heeft geen korrelgrenzen, is anisotroop en is de hardste stof die in de natuur voorkomt, met een Mohs-hardheid van 10 en een thermische geleidbaarheid van 2200~2400 W/(m·K).
Het wordt voornamelijk bereid door middel van hoge-temperatuur hoge- druk (HPHT) en chemische dampafzetting (CVD), waardoor massaproductie op grote- schaal mogelijk wordt. Momenteel kan China diamantwafels met enkel-kristal produceren met een diameter van 100 mm.
Toepassingen: ultra-precisie snijgereedschappen, halfgeleidersubstraten voor warmteafvoer, optische apparaten, olieboringen. Bij machinale bewerking met hoge-precisie kan een nauwkeurigheid op nanometerniveau- worden bereikt, wat geschikt is voor de productie van chips met geïntegreerde schakelingen.
2. Polykristallijne diamant
Vormt een drie-dimensionale netwerkstructuur die wordt gevormd door de aggregatie van diamantmicrokristallen op nanoschaal (korrelgrootte doorgaans minder dan 100 nanometer) via onverzadigde bindingen. Typische korrelgroottes zijn 5-20 nanometer, vergelijkbaar met de structuur van natuurlijke zwarte diamant.
Het beschikt over unieke zelfslijpende eigenschappen-en een hoge taaiheid. Tijdens het slijpen laten microkristallen aan het oppervlak voortdurend los om nieuwe snijranden te vormen, waardoor de efficiëntie van het bewerken van harde materialen 2 tot 4 keer toeneemt. Door CVD vervaardigde koellichamen kunnen een thermische geleidbaarheid van meer dan 2000 W/m·K bereiken, en speciale heterostructuren kunnen een Vickers-hardheid van 169 GPa bereiken.
Toepassingen: slijpen en polijsten, elektronische verpakkingen, warmteafvoer van halfgeleiders; een kernmateriaal op het gebied van superhard verspanen.
3. Edelsteen-Kwaliteitsdiamant
Behoort tot enkele-kristaldiamanten die geschikt zijn voor sieraden. Vereisten omvatten een enkel kristalgewicht van meer dan 1 karaat, grote korrelgrootte, hoge transparantie en weinig onzuiverheden. Veel voorkomende variëteiten zijn kleurloos, blauw en rood. Kristallen zijn meestal octaëdrische of ruitvormige dodecaëdrische.
Met een brekingsindex van 2,417 en een dispersiewaarde van 0,044 vertoont het een sterke diamantachtige glans en straalt het een lichtblauwe fosforescentie uit bij blootstelling aan zonlicht. Het is goed voor slechts 17%-20% van alle natuurlijke diamanten. Kristallen met een hoge zuiverheid kunnen kunstmatig worden gesynthetiseerd met behulp van de MPCVD-methode.
Toepassingen: Na het snijden en polijsten worden het diamanten sieraden, gebruikt bij de productie van sieraden en handwerk, en wordt het ook beschouwd als een hoogwaardig- verzamel- en investeringsartikel.
