ダイヤモンドは確かにグラファイトよりも熱伝導率が高い。
この結論は、ダイヤモンドの熱伝導率がグラファイトに比べて著しく高いことに基づいている。
考慮すべき4つのポイント
1.ダイヤモンドの熱伝導率
ダイヤモンドの熱伝導率は、既知の固体の中で最も高い。
室温では30W/cm・Kである。
これは、優れた熱伝導性で知られる銅の7.5倍です。
ダイヤモンドの高い熱伝導率は、結晶格子内の強い共有結合に起因する。
これにより、フォノンを介した効率的な熱伝導が可能になる。
ダイヤモンド格子の剛性は、その硬度に寄与しているが、高い熱伝導率にも有利である。
2.グラファイトの熱伝導率
炭素の同素体である黒鉛は、層間の結合が弱い層状構造をしている。
この構造は、層内での熱の移動を容易にするが、層間の熱の移動を著しく妨げる。
その結果、グラファイトの熱伝導率はダイヤモンドよりもはるかに低い。
3.実用化とその意味
ダイヤモンドの高い熱伝導率は、様々な用途に利用されている。
例えば、宝石商や宝石学者がダイヤモンドと模造品を見分けるために使用する電子熱プローブ。
これらのプローブでは、ダイヤモンドが銅の先端から熱を伝導すると、急激な温度低下が観察されます。
この現象は、熱伝導性の低い素材では見られません。
さらに、ダイヤモンドの高い熱伝導性は、機械加工、研削、切断に使用する上で極めて重要です。
工具とワークピースの界面で発生する熱を効果的に放散します。
4.安定性と準安定性
ダイヤモンドは、常温・常圧では熱力学的にグラファイトより安定ではないが、ダイヤモンドからグラファイトへの変化は極めて遅い。
これは、活性化エネルギー障壁が高いためである。
ダイヤモンドのこの準安定性により、ダイヤモンドは様々な用途に存在し、効果的に機能することができる。
高い熱伝導性が不可欠な用途も含まれます。
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