納米金剛石是納米材料家族中的一個重要成員，它不僅保留著金剛石的綜合優(yōu)異特性，而且還有對人體無害的良好的生物兼容性；對雷達波、紅外紫外光有巨大的透射率和吸收率，優(yōu)異的冷陰極場發(fā)射效應，表面有許多羧基、烴基、羰基等功能團，很容易同金屬、橡膠、塑料聚合物、織物表面緊密結合等等，從而為納米金剛石的應用提供技術基礎和發(fā)展空間。

納米金剛石是一類sp3雜化的非金屬碳材料，有著比傳統(tǒng)碳材料更獨特的物理化學性質，過去局限于做聚晶，拋光劑等磨料磨具領域，近年來在金屬鍍層，潤滑油，催化、生物醫(yī)藥以及電化學檢測方向取得了不錯的進展。

動態(tài)高壓高溫法，是利用瞬時產生的高壓高溫來合成金剛石的。而動壓法根據(jù)使用的原料不同。又可細分為：一是，沖擊法。即利用高速飛片撞擊石墨耙板，使石墨在撞擊過程中生成微米量級的金剛石顆粒；二是，爆*炸法，即將石墨與高能炸藥(如TNT，RDX)混合，在炸藥爆轟的過程中壓縮石墨使其轉變?yōu)榻饎偸喝?，爆轟法，即利用負氧平衡炸藥，在保護介質環(huán)境中爆轟，爆*炸過程中多余的碳原子經過聚集、晶化等一系列的物理化學過程形成納米尺度的顆料集團，其中包括金剛石相、石墨相和無定形碳。經純化處理以除去非金剛石碳，而得到較高純度的納米金剛石。

納米金剛石的分散技術一般分物理分散和化學分散。物理分散又可分為超聲分散、機械攪拌分散和機械研磨分散?；瘜W分散又可分為化學改性分散，分散劑分散。納米金剛石的分散過程就是使納米金剛石聚集體在分散液中成原始單體狀態(tài)彌散分布于液相的過程。

比如，使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570和高聚物JQ-3表面改性過的納米金剛石，將其超聲分散在乙醇中，可以明顯提高納米金剛石在乙醇中的分散性和穩(wěn)定性。

一、催化應用

納米碳管、富勒烯、石墨烯薄片和石墨烯氧化物等眾多sp2雜化的納米碳材料, 在無金屬催化劑領域體現(xiàn)出巨大的潛力。同樣, sp3雜化的納米金剛石 (NDs) 在無金屬催化劑物研究領域也有很好的表現(xiàn)。

Nat Commun報道了一種通過在納米金剛石（NDs）上控制修飾氟原子，得到了對乙基苯具有優(yōu)異催化性能的催化劑。在400 ℃蒸汽中進行催化反應時，當乙基苯的轉化率為70 %，苯乙烯的產率為63 %，選擇性可達到90 %。在相同的催化反應條件下，氟原子修飾的NDs催化活性比其他常見的催化劑的活性更高，如工業(yè)上經常使用的K-Fe催化劑在600℃中的苯乙烯選擇性僅有50 %。此外研究還發(fā)現(xiàn)，氟原子修飾的NDs催化劑具有很好的長期催化活性，在500 h連續(xù)催化反應中，苯乙烯的產率仍保持高于50 %。

二、生物應用

納米金剛石具有優(yōu)異的生物相容性，容易進入細胞，且表面易被修飾，因此納米金剛石可作為生物診斷探針、運載工具、基因治療、抗病毒和抗菌治療工具以及作為組織支架等。

納米金剛石還可用于分子藥物在細胞內作用機理研究，也可替代膠體金等發(fā)光材料進行體外疾病診斷應用，實現(xiàn)超高靈敏度核酸測量，有望實現(xiàn)流行病病毒的快速檢測以及重大疾病的早期篩查。

納米金剛石的生物醫(yī)學應用

（1）吸附生物分子

納米金剛石由于比表面積大、化學性質穩(wěn)定、表面官能團較多等性質，通過親水、疏水作用及靜電力等實現(xiàn)對小分子以及大的生物分子的吸附，用于醫(yī)藥領域中，包括載藥、抗癌治療、蛋白質分離、殺菌等方面，在生物醫(yī)藥領域發(fā)揮愈來愈重要的作用。

基于納米金剛石的基因遞送平臺，是一種簡便、快速、廣泛的基因傳輸工具。納米金剛石被修飾后通過靜電作用與基因結合，對核酸有高親和力，可以促進基因向細胞核的轉運，從而增強了疾病的治療能力，而且還顯示出低細胞毒性的特點，因此，納米金剛石進行基因遞送用于靶向治療是一種很有前景的疾病治療方法。

（2）生物傳感

熒光納米金剛石具有光穩(wěn)定性高、明亮的多色熒光、生物毒性低、物化性質穩(wěn)定等優(yōu)點，在生物傳感方面也具有應用價值。

在細胞生長過程中起重要信號作用的標志物，如過氧化氫、谷胱甘肽、金屬離子等，常通過與有機熒光探針結合或反應時的熒光變化來檢測，然而，有機熒光探針在強光光源激發(fā)下易漂白，納米金剛石即使在強光照射下也不會發(fā)生光漂白，而且在與生物分子相互作用時基本不會發(fā)生熒光變化，因此，熒光納米金剛石常被開發(fā)應用于檢測、生物傳感、細胞示蹤和細胞活動探究等生物應用。

（3）細胞標記與生物成像

用高能粒子束輻照高溫高壓納米金剛石，在經過高溫退火可以產生NV（氮空位）色心，使納米金剛石具有熒光。這種具有熒光的納米金剛石可以用于生物成像。

（4）組織工程

組織工程學是通過構建生物相容性好的組織替代物以恢復和改善組織功能的技術。傳統(tǒng)的人造關節(jié)涂層材料常使用金屬材料，因而易產生金屬過敏、排斥反應等不利于骨組織的修復和再生，納米金剛石由于良好的生物相容性不會引起免疫排斥反應，同時具有抗菌特性，而且與傳統(tǒng)的金屬材料相比，高硬度的納米金剛石制造的人造關節(jié)材料磨損輕微。另外，納米金剛石還是良好的口腔材料。

三、電化學檢測

納米金剛石具有優(yōu)異的電化學性能，如電勢窗口寬、背景電流低、耐酸堿腐蝕、高穩(wěn)定性等。近年來，關于納米金剛石電化學性能的研究數(shù)不勝數(shù)，一般都是將納米金剛石制作成電極，研究其對物質濃度的檢測，從而使其在環(huán)境監(jiān)測、生物診斷、食品等方面具有實際的應用價值。

Chemical Engineering Journal報道了金剛石電極用于多巴胺（DA）的選擇性檢測。研究人員將金剛石電極刻蝕成納米孔結構，然后在孔內進一步修飾超導納米碳黑。這種方法大大增加電極活性，同時還可以很好地通過錨定的方式固定住納米顆粒，從而物理性地阻止納米顆粒的團聚失效、增強電極的穩(wěn)定性。最后使用離子交換膜在電極外層對DA強干擾物抗壞血酸進行排斥，最終實現(xiàn)DA高靈敏度的選擇性檢測，檢測限最低可做到54nM,檢測范圍可達到0.1–100μM。

四、用于隱身材料

近年來，隨著科學技術的發(fā)展，各種探測手段越來越先進，為什么超微粒子，特別是納米粒子對紅外和電磁波有隱身作用呢？主要原因有兩點：一方面由于納米微粒尺寸遠小于紅外和雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波長的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很弱，從而達到隱身作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大了 3-4 個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標，起到了隱身作用。目前，隱身材料雖在很多方面都有廣闊的應用前景，但當前真正發(fā)揮作用的隱身材料大多使用在航天航空與軍事有密切關系的部件上。

五、用于拋光材料

摩擦在生活中隨處可見。有的用途需要增大摩擦力，例如汽車的剎車片；有的用途則需要減小摩擦力，例如機械設備中的軸承。

在薄膜潤滑研究中，發(fā)現(xiàn)在潤滑膜中加入納米金剛石顆粒后，產生了良好的微拋光作用。運用將納米金剛石顆粒用于磁頭表面拋光的理念，把納米金剛石顆粒引入磁頭表面拋光液中，將磁頭表面粗糙度降低了50%，為降低磁頭飛行高度，提高硬盤密度作出了貢獻。

納米拋光技術也逐步擴展到硅晶圓拋光、化學機械拋光（CMP）裝備等。

1.  納米金剛石 粉末：5-10nm為主

2. 納米金剛石 分散液：不超過30%濃度的納米金剛石分散液

納米金剛石應密封保存于干燥、陰涼的環(huán)境中，不宜長久暴露于空氣中，防受潮發(fā)生氧化和團聚，影響分散性能和使用效果。