Deimantų reikšmė technologijoje auga

Kadaise Marilyn Monroe dainavo: „Diamonds are girls best friends – deimantai yra geriausi merginos draugai“. Dabar šiai melodijai vis dažniau ima pritarti mokslininkai ir inžinieriai. Be šios cheminio elemento anglies formos jau nebeįsivaizduojama daugelio aukštosios technologijos sričių vystymosi ateitis. Skirtingai nei juodame ir minkštame grafite, deimantuose anglis kristalizuojasi į pačią kiečiausią iš Žemėje žinomų medžiagų. Be to, deimantai puikiai praleidžia šilumą, o švarūs yra geri elektros izoliatoriai; jie yra optiškai skaidrūs plačiame spektriniame diapazone ir nereaguoja ssu beveik visais cheminiais junginiais.

Būtent šios unikalios savybės leido pastaruoju metu šiuos brangakmenius panaudoti įvairiuose įdomiuose taikymuose. Iš polikristalinių deimantų, sudarytų iš mažyčių, vienas su kitu sukepusių kristalėlių, galima, pavyzdžiui, pagaminti vadinamuosius paviršinių akustinių bangų arba SAW (Surface Acoustic Wave Devices) filtrus, galinčius padėti išspręsti ryšio kamščių mobiliuosiuose tinkluose problemą. Šie komponentai leistų mobiliuosius telefonus naudoti žymiai aukštesniame dažnyje, siekiančiame 4-5 GHz. Tatai yra įmanoma dėl to, kad garso greitis deimante yra apie 18 km/s ir daug kartų viršija ššio parametro vertes kitose medžiagose. Japonų kompanija Sumitomo jau pradėjo tokių „deimantinių filtrų“ serijinę gamybą.

Braunšveigo Fraunhoferio dangų ir paviršiaus technologijos institutas (Vokietija) pirmauja pasaulyje kurdamas plokščių elektrodų deimantines dangas. Šios dangos yra labai stabilios chemiškai, mechaniškai ir termiškai, todėl nnet ir didžiausiuose elektros srovės tankiuose nepasireiškia elektrodų korozijos reiškiniai. Elektrodui reikalingą elektros laidumą deimantas, priklausantis dielektrikų kategorijai, tiesą sakant, įgauna jį legiravus boru.

Bandymai parodė, kad šie elektrodai leidžia alifatines ir aromatines medžiagas, pavyzdžiui, izopropanolą arba fenolą, suskaldyti į nekenksmingą anglies dioksidą. Netgi labai nuodingus cianidus galima suskaldyti iki leistinų koncentracijų. Vandenyje prie elektrodų intensyviai gaminasi ozonas ir vandenilio peroksidas, todėl deimantines sistemas galima sėkmingai naudoti vandentiekio vandeniui nukenksminti.

Dar didesni plotai yra padengiami deimanto sluoksniais naudojant stiklo padėklus. Pavyzdžiui, Hanau miesto vokiečių firma Leybold Systems kartu su japonais jau penkerius metus dalyvauja projekte, kurio tikslas platus šių unikalių medžiagų įdiegimas pramonėje. Hanau specialistai gamina įrenginius, galinčius pagaminti net vieno kvadratinio metro ploto dangas. Stiklai su tokiomis dangomis ggalėtų apsaugoti dykumose pastatytas saulės baterijas, nes deimantai efektyviai išlaiko abrazyvinį vėjo ir smėlio poveikį. Medžiagų, kurios būtų skaidresnės ir atsparesnės mechaniškai, nėra.

Trintis ir dilimas trumpina įvairių mašinų detalių amžių, dėl ko kasmet susidaro milijardiniai nuostoliai. Daug detalių ir įrankių tenka nuolatos tepti. Kadangi keramiką galima taikyti ne visur, o dilimui atsparūs plastikai yra nepakankamai stabilūs, naujosios dangos darosi vis svarbesnės. Ypač daug taikymų randa polikristalinės deimanto tipo anglies dangos, kurias galima gauti labai plonas, kai naudojamas cheminis ddujų nusodinimo būdas (CVD – chemical vapour deposition). Šiuo metodu galima nusodinti deimanto dangas ant įvairiausių padėklų, nuo kietmetalių iki stiklo. Pačios dangos dengiamos 500-950 oC temperatūroje. Deimantas yra pati kiečiausia medžiaga, todėl jo dangos idealiai tinka įvairiems medžiagų apdorojimo įrankiams: grąžtams, frezoms, tekinimo peiliams. Jeigu palyginama padengtų ir nepadengtų deimantu įrankių darbo trukmė, greitai išaiškėja pirmųjų pranašumai. Spausdintinių plokščių mikrogrąžtai be deimanto dangos atlaiko apie 8000 gręžimų, o padengus šia danga, – net 20 000.

Ši ypatinga medžiaga atėjo ir į mikromechanizmų pasaulį, iki tol daugiausiai užimtą amorfinio silicio. Deimantiniai mikromechanizmai dėl savo didelio kietumo ir elastingumo yra tvaresni ir turi iki dešimt tūkstančių kartų ilgesnes gyvavimo trukmes. Taigi deimanto ateitis technologijoje yra labai šviesi. Be to, niekas negrasina ir jo draugystei su merginomis.