Diamanter klassificeras huvudsakligen i tre kategorier baserat på deras kristallstruktur: enkel-kristalldiamant, polykristallin diamant och ädelstensdiamant-kvalitet. I industriella tillämpningar används diamant också som ett kärnmaterial för att skapa sammansatta industriprodukter. Egenskaperna och tillämpningarna för varje typ är följande:
1. Enkristalldiamant: Sammansatt av en enkristall, kolatomer bildar en mättad kovalent tetraedrisk struktur med sp³-hybridisering. Det har inga korngränser, är anisotropt och är det hårdaste ämnet som finns i naturen, med en Mohs-hårdhet på 10 och en värmeledningsförmåga på 2200~2400 W/(m·K).
Den framställs huvudsakligen genom hög-temperatur högt-tryck (HPHT) och kemisk ångdeposition (CVD), vilket möjliggör stor-massproduktion. För närvarande kan Kina tillverka diamantskivor av enkristall- med en diameter på 100 mm.
Applikationer: Ultra-skärverktyg, halvledarvärmeavledningssubstrat, optiska enheter, oljeborrkronor. Hög-precisionsbearbetning kan uppnå nanometer-noggrannhet, lämplig för tillverkning av integrerade kretsar.
2. Polykristallin diamant
Utgör en tre-dimensionell nätverksstruktur som bildas av aggregering av diamantmikrokristaller i nanoskala (kornstorlek i allmänhet mindre än 100 nanometer) genom omättade bindningar. Typiska kornstorlekar är 5-20 nanometer, liknande strukturen hos naturlig svart diamant.
Den har unika-självslipande egenskaper och hög seghet. Under slipning skalar ytmikrokristaller kontinuerligt av för att bilda nya skäreggar, vilket ökar effektiviteten vid bearbetning av hårda material med 2-4 gånger. Kylflänsar framställda av CVD kan uppnå en värmeledningsförmåga som överstiger 2000 W/m·K, och speciella heterostrukturer kan nå en Vickers hårdhet på 169 GPa.
Applikationer: Slipning och polering, elektronisk förpackning, halvledarvärmeavledning; ett kärnmaterial inom området superhård bearbetning.
3. Ädelsten-Kvalitetsdiamant
Tillhör enkristalldiamanter- som är lämpliga för smycken. Kraven inkluderar en enkristallvikt större än 1 karat, stor kornstorlek, hög transparens och få föroreningar. Vanliga sorter inkluderar färglös, blå och röd. Kristaller är mestadels oktaedriska eller rombiska dodekaedriska.
Med ett brytningsindex på 2,417 och ett spridningsvärde på 0,044, uppvisar den en stark adamantin-glans och avger en blekblå fosforescens när den utsätts för solljus. Den står bara för 17 %-20 % av alla naturliga diamanter. Kristaller med hög renhet kan syntetiseras artificiellt med hjälp av MPCVD-metoden.
Applikationer: Efter skärning och polering blir det diamantsmycken, som används vid tillverkning av prydnadsföremål och hantverk, och anses också vara ett-avancerat samlar- och investeringsobjekt.
