中國粉體網訊 工業上，直徑小于300μm的單晶金剛石顆粒統稱為金剛石微粉。金剛石具有硬度高、耐磨性好、導熱性能優、防腐效果好等優良性能，被譽為“材料之王”、“終極半導體”。
金剛石表面改性技術可使金剛石具有“金剛石-鍍層”的“核-殼”結構，可有效改善金剛石與基體材料間的結合狀態，解決其表面惰性強、難潤濕，界面熱阻大、熱導率小，以及超細顆粒比表面能大、易團聚等問題，極大地拓展了金剛石的應用領域。
金剛石表面金屬化改性
金剛石表面金屬化是借助鍍覆技術在金剛石表面鍍覆金屬薄膜或界面反應生成碳化物層，提高金剛石與其他金屬之間的化學親和性。連續、致密的金屬鍍層和碳化物層包裹金剛石表面，既可實現良好的界面結合，又可抑制金剛石熱損傷，從而改善金剛石的焊接性、可燒結性等性能。金剛石表面金屬化改性的鍍覆方法主要有化學鍍、電鍍、鹽浴鍍、CVD、PVD及磁控濺射鍍等，鍍層厚度為納米級至毫米級，鍍層金屬主要為Ni、Ti、W、Cr及金屬合金。
金剛石鍍覆金屬層結構圖
金剛石偶聯劑/表面活性劑改性及表面功能化
利用表面活性劑、偶聯劑與金剛石之間的化學反應或物理吸附作用，改變金剛石表面狀態，提高納米金剛石（ND）的分散穩定性及其與基體的結合強度，主要用于制備金剛石拋光劑、ND/樹脂基復合材料和ND/金屬基復合材料等。表面活性劑與偶聯劑的區別是表面活性劑沒有化學反應，而偶聯劑的基團發生化學反應。
金剛石的表面功能化主要是指通過化學改性、光化學改性和臭氧氧化等方法，在金剛石的表面引入鹵素原子、氨基、羧基、羰基和羥基等有機官能團，從而提高金剛石與有機高分子的界面親和性。
相關研究進展
近年來，國內外學者對金剛石表面改性技術開展了廣泛而深入的研究，取得了系列成果，據研究人員杜全斌等梳理發現主要表現在以下幾個方面。
（1）金剛石表面金屬化改性（粗顆粒，70目），研究化學鍍、電鍍、鹽浴鍍、化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）等鍍覆方法對金剛石的鍍覆工藝，以及鍍層質量、鍍后金剛石性能與熱損傷、金剛石/鍍層界面結構、鍍覆金剛石節塊性能等，主要應用于制備金剛石工具、熱界面復合材料等。
（2）金剛石表面活性劑/偶聯劑改性（細顆粒，325目），研究活性劑/偶聯劑配方、改性工藝、改性金剛石的分散穩定性及結合性能，解決納米金剛石團聚、界面結合強度弱等問題，主要應用于制備拋光劑、金屬基及樹脂基金剛石復合材料等。
（3）金剛石表面氧化物改性，研究氧化物膜鍍覆工藝、鍍層質量、鍍層對金剛石的防護性能、鍍后金剛石的分散穩定性及其與基體材料的結合強度等，主要用于制備陶瓷基金剛石工具、微納米金剛石增強復合材料等。
在金剛石表面氧化物改性方面，為更大限度地提高界面結合強度，燕山大學研發了金剛石表面涂覆剛玉的技術，利用對金剛石和剛玉具有良好潤濕特性的低熔玻璃作為黏結相，將微細剛玉顆粒涂覆在金剛石表面，形成表面凸凹不平的“刺狀”剛玉涂層，該涂層增強了樹脂結合劑對金剛石的把持力，防止金剛石早期脫落，但涂層厚度需要控制，研究發現增重量為25%～45%時，具有最佳效果。近期，有許多研究者采用溶膠-凝膠工藝在超細金剛石表面涂覆納米級金屬氧化物陶瓷薄膜。
參考來源：中國粉體工業：金剛石微粉表面改性研究綜述
（中國粉體網編輯整理/平安）
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