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[일반] 다이아몬드가 개쩌는 소재인 이유

ㅇㅇ(182.230) 2020.11.23 15:38:28
조회 16381 추천 35 댓글 20
														



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다이아몬드의 이론적 압축강도는 최대 470GPa로, 지구 중심부의 압력에서도 붕괴되지 않고 버틸 수 있음


현재 실험실에서 '다이아몬드 앤빌셀'이라는 이름으로 지구 중심부 이상의 압력을 재현하는데 쓰이고 있는 중임


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지금까지 관측된 다이아몬드의 인장강도는 60GPa로 이는 합성된 다중벽 탄소나노튜브의 최대 인장강도와 맞먹고, 이론적인 인장강도는 200GPa을 초과하여 탄소나노튜브의 이론적 인장강도 한계와 비슷함


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실제로 '1차원 다이아몬드'라고 불리는 다이아몬드 나노실(DNT)의 경우 탄소나노튜브를 대체하여 우주 엘리베이터의 케이블 소재로 사용될 수 있음


탄소나노튜브나 그래핀과 비교하여 우수한 점은, 탄소나노튜브와 그래핀의 엄청난 강도는 개별 단위의 강도라 여러 개를 묶거나 쌓아서 덩어리로 만들면 더 이상 그 강도가 유지되지 못한다는 치명적인 문제가 있는데 반해(60Gpa - > 2.2Gpa로 감소), 다이아몬드 나노실은 이러한 문제에서 상대적으로 자유로움


더구나 탄소나노튜브와 그래핀은 대기중에서 200도 이상의 온도를 견디지 못하고 타버리는데 다이아몬드는 대기중에서도 800도 까지 견딜 수 있음


다이아몬드가 공기중에 노출되지 않았을 경우, 다이아몬드는 흑연으로 상전이하는 온도인 1400도 까지 견딜 수 있음


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다이아몬드의 열전도성은 실리콘의 22배, 구리의 5배로 현재까지 알려진 물질중에 가장 높음


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다이아몬드는 가장 강력한 전기 절연체이기도 함


다이아몬드의 절연 파괴 강도10MV/cm로 실리콘의 50배, 육불화황(SF6)의 100배, 네오프렌 절연고무의 40배에 달함


이론적으로 30MV/cm 까지 달성가능하다고 보고있음


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다이아몬드는 반도체 소재로도 사용가능함


위에서 다이아몬드는 전기 절연체라고 했지만, 다이아몬드 결정에 약간의 불순물(도펀트)를 섞으면 전도체나 초전도체로 바뀔 수 있음


질소(n)나 인(p)이 들어간 옐로우 다이아몬드는 n형 반도체, 붕소(b)가 들어간 블루 다이아몬드는 p형 반도체로 만들 수 있음


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다이아몬드 기반 반도체는 최고의 극한 환경용 반도체로, 600도 이상에서 작동 가능하며 1천만 Gy의 방사능에도 견딜 수 있는데 이 정도면 왠만한 원자로 노심보다 강력한 수치임(인간은 80 Gy만 되어도 즉사함)


또한 실리콘 기반 반도체보다 90% 이상 효율적이고, 작동속도가 3배 빠르며, 냉각속도는 5배, 크기는 1000분의 1로 얇아지고, 100만배 높은 전류밀도를 가질 수 있음


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나노 다이아몬드 양자점은 양자점 디스플레이에 쓰일 수 있음


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또한 양자컴퓨터의 연산자로도 사용 가능함


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효율 높은 태양광 전지를 만들 수도 있음


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순수한 다이아몬드는 잘 휘어진다고 함


결함없는 나노 다이아몬드는 이론적으로 최대 12%의 변형률을 가질 수 있으며, 실제 실험에서 9%까지 휘어졌음


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과학자들은 이중층 그래핀과 비교될정도로 얇은 다이아몬드 박막을 만들어냈음


이를 이용하면 단단하면서도 잘 휘어지는 투명 디스플레이를 구현 가능함







역시 탄소 기반이 답이다

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