क्रिस्टलोग्राफी में, हीरे की संरचना को हीरा क्यूबिक क्रिस्टल संरचना भी कहा जाता है, जो कार्बन परमाणुओं के सहसंयोजक बंधन से बनता है।हीरे के कई चरम गुण sp³ सहसंयोजक बंधन शक्ति का प्रत्यक्ष परिणाम हैं जो एक कठोर संरचना और कार्बन परमाणुओं की एक छोटी संख्या बनाते हैं।धातु मुक्त इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से गर्मी का संचालन करती है, और इसकी उच्च तापीय चालकता उच्च विद्युत चालकता से जुड़ी होती है।इसके विपरीत, हीरे में ऊष्मा चालन केवल जालक कंपनों (अर्थात् फोनॉन्स) द्वारा पूरा किया जाता है।हीरे के परमाणुओं के बीच बेहद मजबूत सहसंयोजक बंधन कठोर क्रिस्टल जाली को उच्च कंपन आवृत्ति बनाते हैं, इसलिए इसका डेबी विशेषता तापमान 2,220 K जितना अधिक होता है।

चूंकि अधिकांश अनुप्रयोग डेबी तापमान से बहुत कम हैं, फोनन का बिखराव छोटा है, इसलिए माध्यम के रूप में फोनन के साथ गर्मी चालन प्रतिरोध बहुत छोटा है।लेकिन कोई भी जाली दोष फोनन बिखरने का उत्पादन करेगा, जिससे तापीय चालकता कम हो जाएगी, जो सभी क्रिस्टल सामग्रियों की एक अंतर्निहित विशेषता है।हीरे में दोषों में आमतौर पर बिंदु दोष शामिल होते हैं जैसे कि भारी ˡ³C समस्थानिक, नाइट्रोजन अशुद्धियाँ और रिक्तियाँ, विस्तारित दोष जैसे स्टैकिंग दोष और अव्यवस्था, और 2D दोष जैसे अनाज की सीमाएँ।

हीरे के क्रिस्टल में एक नियमित टेट्राहेड्रल संरचना होती है, जिसमें कार्बन परमाणुओं के सभी 4 जोड़े सहसंयोजक बंधन बना सकते हैं, इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, इसलिए हीरा बिजली का संचालन नहीं कर सकता है।

इसके अलावा, हीरे में कार्बन परमाणु चार-वैलेंट बॉन्ड से जुड़े होते हैं।क्योंकि हीरे में सीसी बंधन बहुत मजबूत होता है, सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक बंधों के निर्माण में भाग लेते हैं, जिससे पिरामिड के आकार की क्रिस्टल संरचना बनती है, इसलिए हीरे की कठोरता बहुत अधिक होती है और गलनांक अधिक होता है।और हीरे की यह संरचना भी इसे बहुत कम प्रकाश बैंडों को अवशोषित करती है, हीरे पर विकिरणित अधिकांश प्रकाश बाहर परावर्तित होता है, इसलिए हालांकि यह बहुत कठोर होता है, यह पारदर्शी दिखता है।

वर्तमान में, अधिक लोकप्रिय गर्मी अपव्यय सामग्री मुख्य रूप से नैनो-कार्बन सामग्री परिवार के सदस्य हैं, जिनमें शामिल हैंnanodiamond, नैनो-ग्राफीन, ग्राफीन के गुच्छे, परत के आकार का नैनो-ग्रेफाइट पाउडर और कार्बन नैनोट्यूब।हालांकि, प्राकृतिक ग्रेफाइट गर्मी अपव्यय फिल्म उत्पाद मोटे होते हैं और कम तापीय चालकता होती है, जो भविष्य के उच्च शक्ति, उच्च-एकीकरण-घनत्व उपकरणों की गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल होता है।इसी समय, यह अल्ट्रा-लाइट और पतली, लंबी बैटरी जीवन के लिए लोगों की उच्च-प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है।इसलिए, नई सुपर-थर्मल प्रवाहकीय सामग्री को खोजना बेहद जरूरी है।इसके लिए ऐसी सामग्रियों की बहुत कम तापीय विस्तार दर, अति-उच्च तापीय चालकता और हल्कापन होना आवश्यक है।हीरा और ग्राफीन जैसी कार्बन सामग्री केवल आवश्यकताओं को पूरा करती है।उनके पास उच्च तापीय चालकता है।उनकी समग्र सामग्री एक प्रकार की गर्मी चालन और गर्मी अपव्यय सामग्री है जिसमें महान अनुप्रयोग क्षमता होती है, और वे ध्यान का केंद्र बन गए हैं।

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