人工ダイヤモンドで氷を切る

「人工ダイヤモンドの薄板を手で持って氷を切るとすぱすぱと切れる。つまり、それほどダイヤモンドが熱伝導性に優れている」という話がありますが、この現象に関して質問です。

人工ダイヤモンドの下地基板は、厚さ～1mm程度のSiが一般的なもので、Siの熱伝導率は160程度、人工ダイヤモンドは1000程度でした。仮にダイヤモンドを1mm程度つけたというのなら、この現象も幾分かは納得できそうなのですが、調べるとダイヤモンドコーティングとは～数十μm程度が一般的でした。

上述の現象において、どの程度の膜をつけたのか定かではありませんが、仮に、～数十μmのダイヤモンドをSi基板につけたとして、同じような現象は起こるのでしょうか？あくまでイメージですが、その程度の膜厚では熱伝導率に影響しないように思えるのですが。

ご回答よろしくお願いします。

No.1 回答者： rukuku 回答日時： 2010/02/15 14:07

こんにちは

＞「人工ダイヤモンドの薄板を手で持って氷を切るとすぱすぱと切れる。
＞つまり、それほどダイヤモンドが熱伝導性に優れている」という話が
＞ありますが、

実際に人工ダイヤモンドの薄板で氷を切ったことはありませんが、もし本当に「すぱすぱ」切れても、それは熱伝導のせいではないと思います。

なぜなら、人工ダイヤモンドの薄板が熱伝導性に優れていても、そこから外へ熱が逃げなければ、人工ダイヤモンドの薄板はあっという間に冷たくなってしまって、それ以上氷を切ることが出来なくなってしまいます。

「すぱすぱ」切れるのが本当であるのなら、それはダイヤモンドの薄板が非常に鋭利であるためだと思います。氷は、不思議な性質を持っていて、圧力がかかると融点が下がり、とけやすくなります。薄板なら狭い面積に力が集中しますので、圧力は高くなります。

アイススケートと同じ原理です。
http://www.suntory.co.jp/company/mizu/jiten/know …
http://yuruly.com/4seasons/item_438.html

この回答へのお礼

つまり氷が切れたのは、熱的要因というより、圧力によるものということですね。参考になります。

お礼日時：2010/02/22 11:12

No.2 ベストアンサー 回答者： leo-ultra 回答日時： 2010/02/15 18:20

人工ダイヤの薄板で氷を切るところをテレビで見ました。

まず質問者様の勘違いされている点は、Si基板上に付けたダイヤモンド薄膜ではなく、厚さ0.5mmくらいのダイヤモンドのみの薄板です。
基板はありません。最近のCVD技術の発達で、基板の必要のない厚い膜（板）なのです。だから、熱伝導率はSiの約10倍です。

＃１さんのご指摘は合っているかもしれませんが、本件で重要なのは
ダイヤの反対側を人間が握っているという点です。つまり常にダイヤの一方は30℃以上に保持されており、高い熱伝導性により氷にあたる部分も0℃よりもだいぶ高い温度にキープされています。

テレビでのデモはせいぜい数秒なので、手が冷たくなる前のことです。

この回答へのお礼

ご指摘ありがとうございます。100％ダイヤ板だったのですね。

なるほど、人の体温で氷を解かしている感じなのですね。

お礼日時：2010/02/22 11:14

No.3 回答者： Massy57 回答日時： 2010/02/17 13:57

実際に、実演に立会い、実際に氷をとかした（切るとは言い難い）経験があります。

(1)ダイヤモンドは基板のない自立膜です　たしかに厚さはmm単位のもので、大きさは20mm□以上の物です
(2)特に鋭利にエッジを加工しているとは思えませんでした　単にas grownのものと認識しています
(3)それを指で挟んで氷に押しつけると、人体の熱で、氷が切れる（個人的にはとけるという感じ、スパスパ切れているというのは若干誇張かな）　もちろんダイヤ膜を持つ指は「つめた　つめた」で小生ダイヤ膜を取り落とそうになり、その膜をつくった男に「やめてや、このダイヤ作るのにいくらかかかったと思うんや、車一台ではきかへんで」といわれた事を思い出しました。
(4)この膜の端っこをライターであぶると逆に「あっち　あっち」　小生が、「ダイヤを火にかざしたら炭素化せえへんのか」と尋ねたら「あほか、ダイヤが炭素化するのは700度以上や、そんな高温になったら手で持てるはずないやろ」とわらわれました。
自分がその現場を見たのは10年以上前ですが、その時点で既に、ＣＶＤ法によるダイヤモンドの自立膜は工業的に生産が可能で、高出力レーザダイオードなどの放熱基板に実用になっていました（2×4×0.2mmtぐらいかな)。
その後の技術的な進展はフォローしていないため、よくわかりません。　

この回答へのお礼

経験則に基づくご回答、大変面白くまた参考になりました。
しかし応用としては、やはり放熱基板として用いられているのですね。

お礼日時：2010/02/22 11:17