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谈起金刚石，大家可能有点摸不着头脑，但说起钻石，大部分人应该都不陌生。其实，钻石就是金刚石，钻石是金刚石经琢磨而后的产品。 除了钻石主要被人们用作饰品外，金刚石在工业上还有很多作用，经常被用作刀具和薄膜等，我们一起来了解一下。 钻石：金刚石家族中的“王公贵族”钻石可能是金刚石家族中名气最大的成员了，大部分女孩应该都听过那句经典的宣传语：“钻石恒久远，一颗永流传”。 钻石在自然晶体中折光率是比较高的，因此在光线照射下色泽耀眼，十分美丽，受到女性朋友的青睐，再加上钻石的形成条件比较苛刻，导致钻石存量稀少，价格不菲。 金刚石的反射率较高，反射临界角小，因此在光照射下能够产生较大的亮度。同时金刚石的晶体结构呈现八面体，也有一些为菱形十二面体。 钻石之所以那么耀眼，是因为它是经过专业宝石工匠的设计、切割而成，珠宝设计师会设计特定的形状，以保证光线尽可能在钻石内多次反射和折射。 虽然钻石价格昂贵，但工业常用的金刚石价格跟钻石相比却差得很远。主要的原因在于钻石十分稀少。 俗话说，物以稀为贵，钻石原矿需要经过选矿、切割和打磨等多个步骤，才能提取出一点点钻石。 平均来看，每成功琢磨出1克拉（0.2克）的钻石原料，需要处理4~5吨金刚石母岩（金伯利岩）。 再加上钻石打磨的损耗率也高达20%以上，不难理解钻石是多么得来不易了，而大部分无法达到钻石级别的金刚石往往就用于工业生产。 虽然从经济学角度看，有些人认为钻石并没有那么大的使用价值，它的价格被人为高估，甚至认为高价买钻石是在“交智商税”。 但其实暂时抛去钻石供给市场的垄断等经济学因素，大部分女士买钻石当饰品，主要是出于观赏和祝福的心态，比如婚戒和一些珠宝，它们蕴含了对女士魅力的赞美和对未来生活的祝福。 从这个角度看，钻石的价格并没有违背奢侈品的市场价格形成原理，智商税一说似乎站不住脚。 金刚石家族中的“穷亲戚”除了女士们熟悉的钻石外，金刚石在工业方面也有很多应用，包括金刚石刀具、钻头、金刚石薄膜和金刚石砂纸砂带等。 金刚石之所以还能在工业上有这么多的应用，主要是由于C-C化学键结构较稳定，使得金刚石的硬度很大，是自然界目前已知的硬度最大的晶体，而且其内部没有自由电子，所以并不导电。 高硬度和不导电的特性使金刚石在工业上有很多应用。 作为自然界硬度最高的晶体，金刚石最常用的地方就是被用作切割工具，金刚石刀具在工业设备生产中十分常见。 比如：金刚石车刀常用于对铜、铝合金和不锈钢等金属材料进行切割和加工。 除了切割削面外，金刚石抛光刀还可以对合金表面进行打磨抛光，空调、冰箱等家用电器、汽车和航空航天仪器上的很多零部件都需要经过金刚石抛光刀高速旋转打磨后，才能更好地与其他零部件契合。 此外，多晶体金刚石刀具在非金属材料加工上有很多应用，可用于加工难加工的石材和碳纤维增强塑料等材料。 尽管金刚石作为刀具而言性能已经十分优良，但在使用过程中，刀具与切割加工的材料表面会产生高速强烈摩擦。 在强烈接触和摩擦生热的高温条件下，难免会使得金刚石晶体中的碳原子结构发生改变，部分碳原子变成层状排列，即由金刚石变为另外一种碳的异形体——石墨。 这种过程又称为金刚石的石墨化，石墨结构中的碳原子相隔距离较远，化学键作用力很弱，使得其硬度大大下降，刀具被磨损，切割性能有所下降。 金刚石刀具 大家可能都听过这句谚语：“没有金刚钻，就别揽那个瓷器活儿”，暂且不说其比喻意，从这句话的本意上就可以看出金刚石也常被用作钻头。 金刚石玻璃钻头在地质勘探和油气资源开采等方面有很大用途。 在地质勘探中，金刚钻头取芯的钻探方法已经十分普及，即利用金刚石钻头连通传输钻机高速旋转，形成扭矩来切削岩层以达到钻进的目的。 这种钻头不仅钻井效果较好，而且成本也较低，当前我国的金刚钻头市场平均价格为几百元人民币，相比钻石价格简直“亲民”太多。 在石油开采时，需要将金刚石镶嵌在涡轮钻头胎体上，钻头钻进岩石中时，金刚石在压力作用下进入地下，使岩石开裂破碎并形成井眼，为后续油井制造和油气开采打下基础。 除了刀具和钻头，金刚石薄膜在电子产品中也十分常用。 金刚石薄膜是指用低压或常压化学沉积人工合成的金刚石膜，由于其绝缘效果好，化学性质稳定，导热效率高，耐磨性也好，是理想的集成电路散热材料。 并且，它对冲击电波具有一定的抵抗力，同时它的高硬度也可以保护电子设备中的精密仪器不被磨损，延长其使用寿命。 金刚石砂纸（砂带）也是一种常见的金刚石材料，是通过将人造金刚石颗粒粘附在柔性材料上制作而成的。 金刚石砂纸可贴附于金属磨盘表面，可以用于金属表面的打磨和抛光，由于金刚石材料的高硬度和稳定的化学性质，这种砂纸的寿命比一般砂纸长很多。 此外，将适量的金刚石颗粒涂抹在音响纸盆上，可以改善音响的音质。 除了闪闪发光的钻石以外，金刚石家族的其他成员们为工业发展做出了突出贡献，帮助工人们完成探勘和钻井等工作，下次再提到金刚石的时候，希望大家可不要只想到钻石了哦。 |
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