Diamant besitzt eine einmalige Kombination aus herausragenden Materialeigenschaften. Er ist extrem hart, dabei leicht, verschleissfest, chemisch inert, elektrisch nichtleitend und weist einen besonders niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Somit ist Diamant ideal für die anspruchsvollsten, mechanischen Anwendungen.
Allgemeine Eigenschaften
Diamant fasziniert durch eine einmalige Kombination herausragender Materialeigenschaften und nimmt dadurch eine Sonderstellung unter allen Materialien ein. So ist Diamant bei Raumtemperatur das Material mit der grössten Wärmeleitfähigkeit
Neben einem extrem geringen Reibungskoeffizienten weist Diamant einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Diamant ist resistent gegenüber allen bekannten Säuren und Basen. Darüber hinaus ist Diamant transparent vom ultravioletten bis in den fernen infraroten Spektralbereich. Mit einer Bandlücke von 5,45eV zählt Diamant zu der Gruppe der Halbleiter und kann sowohl p- wie auch n-leitend dotiert werden.
Trotz der extremen Materialeigenschaften erlangte Diamant lange Zeit nur eine untergeordnete Rolle als Werkstoff. Gründe dafür waren vor allem das geringe natürliche Vorkommen und die hohen Kosten der künstlichen Herstellung von Diamant bei hohen Drücken und Temperaturen. Ein weiterer Nachteil von Diamant war zudem die geringe Grösse der Einkristalle, was die technische Anwendung weitestgehend auf Bohr- und Schneidwerkzeuge und den Gebrauch als Schleifmittel beschränkte.
Erst Anfang der achtziger Jahre entdeckte man die Möglichkeit der Diamantsynthese bei niedrigen Drücken (wenige mbar) und bei relativ geringen Temperaturen
GFD ist eines der ersten Unternehmen weltweit, das die industrielle Herstellung hochqualitativer Diamantschichten in produktionsrelevanter Grössenordnung beherrscht.
| Eigenschaften | Diamant |
| Gitterkonstante | 0,356 nm |
| Thermischer Ausdehnungskoeffizient | 1,1 (10-6/K) |
| Dichte | 3,515 (g/cm3) |
| Ladungsträgerbeweglichkeit Loch | 1600 cm2/(V s) |
| Ladungsträgerbeweglichkeit Elektron | 2200 cm2/(V s) |
| Durchbruchfeldstärke | 107 V/cm |
| rel. Dielektrizitätskonstante | 5,7 |
| Bandlücke | 5,45 eV |
| Spez. Widerstand | 10-3 – 1016 Ωcm |
| Wärmeleitfähigkeit | 20 W/(cm K) |
| Brechungsindex | 2,42 |
| Transparenz | vom IR bis UV (225 nm) |
| Härte | 10000 (kg/mm2) |
| E-Modul | 1140 GPa |
| Schallgeschwindigkeit | 17500 m/s |
Mechanische Eigenschaften
Diamant ist der weltweit härteste Werkstoff und besitzt eine aussergewöhnliche Verschleissfestigkeit. Gepaart mit einem sehr geringen Reibungskoeffizienten eignet sich Diamant hervorragend für die Herstellung von Schneiden für die spanende und nichtspanende Werkstoffbearbeitung. Weiterhin bietet sich Diamant als „Material der Wahl“ für die Herstellung mikrotechnologisch gefertigter Bauteile an. Anwendungen sind z.B. Diamant-Mikrozahnräder.
Diamant ist chemisch ein extrem beständiges Material. Er ist auch bei hohen Temperaturen resistent (inert) gegenüber allen bekannten Säuren und Basen. In reinem Sauerstoff beginnt Diamant ab ungefähr 400°C zu oxidieren. Bei geringerem Sauerstoffangebot, z.B. an Luft, beginnt die Oxidation erst bei ca. 500°C. Im Kontakt mit Eisen ist auf eine gute Kühlung der Kontaktstelle zu achten. Die aussergewöhnlich hohe chemische Beständigkeit ist eine ideale Voraussetzung für den Einsatz von Diamant in vielen Bereichen der Technik, Medizin und Chemie.
Elektrische Eigenschaften
Der spezifische elektrische Widerstand von undotiertem Diamant ist bei Raumtemperatur auf Grund der grossen Bandlücke von
Thermische Eigenschaften
Neben den elektrischen Eigenschaften sind es die thermischen Eigenschaften, die Diamant für die industrielle Anwendung in der Halbleiterindustrie interessant machen. Bei Raumtemperatur beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Diamant
Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Diamant verläuft fast linear mit der Temperatur und beträgt für Raumtemperatur
In Verbindung mit der hohen optischen Transparenz von Diamant ermöglicht die hohe Wärmeleitfähigkeit die Anwendung als Fenstermaterial für Hochleistungslaser oder andere intensive Strahlungsquellen.
Optische Eigenschaften
Eine weitere beeindruckende Eigenschaft von Diamant ist seine hohe Transparenz über einen extrem weiten optischen Bereich. So reicht die Transparenz vom fernen Infrarot bis in den tiefen ultravioletten Spektralbereich
Weitere interessante Anwendungsfelder ergeben sich, wenn man die breitbandige Transparenz und die sehr hohe mechanische und chemische Stabilität von Diamant kombiniert. Fenster für extreme Umgebungsbedingungen sind möglich.
