專利名稱：：制備金剛石顆粒懸浮體的方法及由其制備多晶金剛石制品的方法制備金剛石顆粒懸浮體的方法及由其制備多晶金剛石制品的方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是2011年3月31日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/077，426的部分繼續(xù)并且要求其優(yōu)先權(quán)，以及還要求2010年4月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/324，142的優(yōu)先權(quán)，并且含有涉及與本申請(qǐng)同日提交的共同未決專利申請(qǐng)代理人案號(hào)0MS4-52061-US主題的主題；它們?nèi)繗w轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人BakerHughesIncorporatedofHouston,Texas并且通過(guò)引用以它們?nèi)牟⑷氡疚摹?br>背景技術(shù)：
：工業(yè)金剛石已廣泛和成功地用于許多井下應(yīng)用。它們用來(lái)例如提供超硬磨料(superabrasive)鉆井表面以提供改善性能的各種井下工具和組件,包括在地下地層(earthformation)中形成用于烴生產(chǎn)、二氧化碳封存等鉆孔的地鉆工具。通常使用金剛石·通過(guò)將它們固定到本體而提供切削元件。例如，固定切削刀地鉆旋轉(zhuǎn)鉆頭(也稱作“刮刀鉆頭”)包括固定在鉆頭的鉆頭本體的金剛石切削元件。類似地，牙輪地鉆旋轉(zhuǎn)鉆頭可以包括在牙輪(cone)中的各種金剛石部件，所述牙輪安裝在從鉆頭本體的巴掌(leg)伸出的牙輪軸上從而使每個(gè)牙輪能夠圍繞上面安裝該牙輪的牙輪軸旋轉(zhuǎn)?？梢詫⒍鄠€(gè)金剛石切削元件安裝到鉆頭的每個(gè)牙輪。特別地，由小(例如微米尺寸)金剛石晶粒通過(guò)使用金屬催化劑的高溫、高壓過(guò)程熔融并結(jié)合在一起而形成且支承在陶瓷基材上的多晶金剛石復(fù)合體(PDC)，用作井下切削元件。已發(fā)現(xiàn)roc鉆頭提供超硬磨料磨蝕表面，其能夠在長(zhǎng)時(shí)期且在溫度、壓力和腐蝕性井下環(huán)境的嚴(yán)重井下條件下切削穿過(guò)堅(jiān)硬的巖石，并同時(shí)維持鉆頭的完整性和性能。其中催化劑材料保留在金剛石臺(tái)面(diamondtable)內(nèi)的PDC切削元件通常一直到約750°C的溫度都呈熱穩(wěn)定性，盡管在溫度超過(guò)約400°C時(shí)該切削元件內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力可能由于金屬催化劑中的相變(例如鈷，其經(jīng)歷從β相到α相的轉(zhuǎn)變)和/或金剛石晶粒與晶界處的催化劑金屬的熱膨脹差異而開(kāi)始產(chǎn)生。因此，隨著時(shí)間，這樣的PDC鉆頭仍遭受積累失效模式。在鉆孔過(guò)程中，切削元件會(huì)磨損、破裂或積累損傷，這會(huì)改變、限制或顯著劣化它們?cè)诰聭?yīng)用中的性能。因此，需要提供促進(jìn)用來(lái)形成roc的微米尺寸金剛石晶粒的改善的成核和生長(zhǎng)并且還可以用于降低保留在多晶金剛石微結(jié)構(gòu)中的金屬催化劑有關(guān)的內(nèi)應(yīng)力的金剛石組合物，以及制備這些金剛石組合物的方法。考慮到許多期望的金剛石性能，還需要提供可以用于其它應(yīng)用，包括各種流體、磨料(abrasive)、涂料和其它粉末復(fù)合體應(yīng)用的金剛石組合物。概述在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，公開(kāi)了形成納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體的方法。該方法包括在多個(gè)納米金剛石顆粒上設(shè)置第一官能團(tuán)32以形成衍生化納米金剛石顆粒，以及將所述衍生化納米金剛石顆粒與多個(gè)微米金剛石顆粒和溶劑合并以形成在該溶劑中衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，還公開(kāi)了制備制品的方法。該方法包括通過(guò)將以下物質(zhì)組合來(lái)形成超硬磨料多晶金剛石復(fù)合體多個(gè)衍生化納米金剛石顆粒、平均粒徑大于所述衍生化納米金剛石顆粒的多個(gè)衍生化微米金剛石顆粒、和金屬溶劑-催化劑。該方法還包括將多晶金剛石與包含陶瓷的基材組合。該方法還包括通過(guò)浸析將部分金屬溶劑-催化劑從多晶金剛石復(fù)合體除去。附圖簡(jiǎn)要描述現(xiàn)參照附圖圖I是衍生化納米金剛石和微米金剛石顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖2是衍生化納米金剛石和衍生化微米金剛石顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第二示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖3是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石和衍生化第三顆粒(包括衍生化納米顆粒)在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第三示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖4是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石和衍生化第三顆粒(包括衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒)在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第四示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖5是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石、以及衍生化和非衍生化的第三顆粒(包括非衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒)在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第五示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖6是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石、以及衍生化和非衍生化的第三顆粒(包括非衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒)、和催化劑-溶劑顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第六示例性實(shí)施方案的示意性橫截面圖示；圖7是通過(guò)從圖I的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆?；旌衔锏氖纠詫?shí)施方案；圖8是通過(guò)從圖2的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆粒混合物的第二示例性實(shí)施方案；圖9是通過(guò)從圖3的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆?；旌衔锏牡谌纠詫?shí)施方案；圖10是通過(guò)從圖4的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆?；旌衔锏牡谒氖纠詫?shí)施方案；圖11是通過(guò)從圖5的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆?；旌衔锏牡谖迨纠詫?shí)施方案；圖12是通過(guò)從圖6的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆?；旌衔锏牡诹纠詫?shí)施方案；圖13是制備本文公開(kāi)的衍生化納米金剛石和微米金剛石的基本上均勻懸浮體的方法的示例性實(shí)施方案；圖14是顯示納米金剛石核、碳洋蔥和無(wú)定形碳區(qū)域的示例性納米金剛石的透射電子顯微鏡法(TEM)圖像；圖15是示例性多晶金剛石復(fù)合體(PDC)的橫截面圖；圖16是顯示納米金剛石(ND)、與I-碘十二烷(ND+Do_I)混合的納米金剛石、和正十二烷基改性的納米金剛石(Do-ND)的TGA性能的對(duì)比熱解重量分析法(TGA)圖；圖17A和17B顯示了未改性的納米金剛石(圖17A)和正十二烷基改性的納米金剛石(圖17B)的傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)譜圖；圖18A-18C顯示了收到狀態(tài)的納米金剛石(圖18A)、用十二烷基衍生化后的納米金剛石(圖18B)、和TGA后(post-TGA)的納米金剛石(圖18C)的拉曼IR譜圖；以及圖19是用衍生化納米金剛石和微米金剛石制得的示例性多晶金剛石，用非衍生化納米金剛石和微米金剛石制得的對(duì)比多晶金剛石，僅微米金剛石，商業(yè)多晶金剛石，和“浸析”的商業(yè)多晶金剛石的相對(duì)磨損面積相對(duì)于切削距離的對(duì)比圖。詳述公開(kāi)了包含衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒的基本上均勻混合物20的新穎的金剛石組合物，以及由這些顆粒的基本上均勻懸浮體10制備這些金剛石顆粒的基本上均勻混合物20的方法。衍生化納米金剛石30顆粒和微米金剛石顆粒40的基本上均勻混合物20可以用于任何合適的應(yīng)用和任何合適的目的，包括各種磨料、涂料、潤(rùn)滑劑和粉末復(fù)合體。更具體地，衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石顆粒40的基本上均勻混合物20可以用于制備TOC。衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石顆粒40的基本上均勻懸浮體10可以通過(guò)本文公開(kāi)的使用衍生化納米金剛石34顆粒形成懸浮體10的方法進(jìn)行制備。如本文所使用的，例如關(guān)于顆粒的混合物20或懸浮體10的術(shù)語(yǔ)“基本上均勻”是指所提及的顆粒類型通常均勻地分散在混合物20或懸浮體10內(nèi)，而沒(méi)有各種顆粒類型的很大范圍聚結(jié)或分離，但是如本文所進(jìn)一步描述可以包括相同類型或不同類型的顆粒的一些局部聚結(jié)。例如，各種納米金剛石簇，包括平均尺寸為約50-150nm，更特別地約50-100，更特別地約75nm的那些，可表現(xiàn)出局部晶粒聚結(jié)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“多晶”是指材料(例如金剛石或金剛石復(fù)合物)包含通過(guò)粒間鍵直接鍵合在一起的多個(gè)顆粒(即晶體)。材料的個(gè)體晶粒的晶體結(jié)構(gòu)可以在多晶材料內(nèi)的空間中任意取向。由于在例如顆粒的壓塊和燒結(jié)期間發(fā)生的成核和晶粒生長(zhǎng)，多晶材料的晶粒尺寸可以與用于形成該材料的組成顆粒的尺寸不同。本文提及的“納米金剛石”或“微米金剛石”應(yīng)理解為是指納米金剛石30顆?；蛭⒚捉饎偸?0顆粒。本文以單數(shù)時(shí)態(tài)提及特定的顆粒類型，例如納米金剛石30、微米金剛石40或第三顆粒50(包括納米顆粒56或微米顆粒58類型顆粒)，還可以擴(kuò)展到許多該類型的顆粒，除非上下文中另有要求。雖然有時(shí)有利地以單數(shù)時(shí)態(tài)描述特定顆粒類型的各個(gè)方面，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解為在本文公開(kāi)的各種顆粒類型的混合物20和懸浮體10的制備中，通常有利地使用與所述特定混合物20或懸浮體10有關(guān)的多個(gè)各種顆粒類型。已發(fā)現(xiàn)，將納米金剛石30衍生化以包括官能團(tuán)或多個(gè)基團(tuán)，并且將衍生化納米金剛石34與多晶金剛石的其它組分或成分例如較大的金剛石顆粒(如微米金剛石)或第三顆粒50例如另一種納米顆粒56或微米顆粒58、以及在金剛石形成期間催化碳-碳鍵合的金屬一起懸浮在溶劑25和/或水中，這在與溶劑25合并時(shí)提供了前體懸浮體，在所述溶劑中所述組分基本上均一地或均勻地分布。衍生化納米金剛石34在懸浮時(shí)對(duì)其環(huán)境具有較大的親和性并且比非衍生化納米金剛石或與分散劑共懸浮的納米金剛石保持懸浮更長(zhǎng)時(shí)間，更特別地可以比非衍生化納米金剛石保持懸浮長(zhǎng)很多時(shí)間，甚至更特別地可以包含膠體懸浮體10或基本上不沉降的懸浮體10。衍生化納米金剛石34顆粒可以形成基本上均勻的懸浮體10，該懸浮體在預(yù)定的儲(chǔ)藏壽命或使用壽命中在不需要促進(jìn)該懸浮體10的后續(xù)混合、攪拌或其它方法的情況下基本上不沉降。已發(fā)現(xiàn)除了將納米金剛石30衍生化外，還將多晶金剛石的其它組分或成分例如較大的金剛石顆粒(如微米金剛石)或第三顆粒50例如另一種納米顆粒56或微米顆粒58、以及在金剛石形成期間促進(jìn)碳-碳鍵合的金屬衍生化，這在與溶劑25合并時(shí)提供了前體懸浮體，在所述溶劑中所述組分基本上均一地或均勻地分布。包括納米金剛石30和微米金剛石40或第三顆粒50，或者它們的任意組合的衍生化顆粒，在懸浮時(shí)對(duì)其環(huán)境具有較大的親和性并且比非衍生化納米金剛石保持懸浮更長(zhǎng)時(shí)間，更特別地可以比非衍生化納米金剛石保持懸浮長(zhǎng)很多時(shí)間，甚至更特別地可以包含膠體懸浮體10或基本上不沉降的懸浮體10。衍生化顆?？梢孕纬苫旧暇鶆虻膽腋◇w10，該懸浮體在預(yù)定的儲(chǔ)藏壽命或使用壽命中在不需要促進(jìn)該懸浮體10的后續(xù)混合、攪拌或其它方法的情況下基本上不沉降。參照附圖，更具體地參照?qǐng)D1-13，公開(kāi)了形成衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒的各種基本上均勻懸浮體10的方法200的示例性實(shí)施方案，以及可以由這些懸浮體形成的基本上均勻顆?；旌衔锏氖纠詫?shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖13中所述，方法200包括在多個(gè)納米金剛石30顆粒上設(shè)置210第一官能團(tuán)32以形成本文所述的衍生化納米金剛石34顆粒。方法200還包括將所述衍生化納米金剛石34顆粒與多個(gè)微米金剛石40顆粒和溶劑25合并220以在溶劑25中形成如本文所述和圖I中所示的衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒的基本上均勻懸浮體10。在另一個(gè)實(shí)施方案中，方法200還可以任選地包括在多個(gè)微米金剛石40顆粒上設(shè)置230第二官能團(tuán)42以形成衍生化微米金剛石44顆粒。這可以與在多個(gè)納米金剛石30顆粒上設(shè)置210第一官能團(tuán)32以形成衍生化納米金剛石34顆粒分別地或結(jié)合地，按任何合適的方式或方法步驟進(jìn)行。可以在將衍生化納米金剛石34顆粒和微米顆粒58合并之前、期間或之后進(jìn)行第二官能團(tuán)42在多個(gè)微米金剛石40顆粒上的設(shè)置230以形成衍生化微米金剛石44顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，在將納米金剛石30顆粒和微米金剛石40顆粒合并220之前進(jìn)行第二官能團(tuán)42在多個(gè)微米金剛石40顆粒上的設(shè)置230以形成衍生化微米金剛石44顆粒。在多個(gè)納米金剛石30顆粒上設(shè)置210第一官能團(tuán)32以形成衍生化納米金剛石34顆粒，可以通過(guò)在第一官能團(tuán)32與納米金剛石30(包括本文公開(kāi)的那些)之間形成化學(xué)鍵的任何合適的方法進(jìn)行。第一官能團(tuán)32可以包括任何合適的有機(jī)官能團(tuán)以及任何合適的無(wú)機(jī)化合物，并且可以包括以下中的至少一種燒基、稀基、塊基、竣基、輕基、氣基、酸氣基、環(huán)氧基、酮基、烷氧基、醚官能團(tuán)、酯官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì)；低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。由于形成衍生化納米金剛石34的設(shè)置210可以涉及在溶劑或反應(yīng)物液體中形成納米金剛石30的懸浮體10或漿料，所以在一個(gè)實(shí)施方案中合并220可以涉及使用在溶劑或反應(yīng)物液體中的衍生化納米金剛石34顆粒的懸浮體10或漿料?；蛘?，可以將溶劑或反應(yīng)物液體除去以在合并220之前僅提供衍生化納米金剛石34，并且溶劑25可以與用于將納米金剛石30衍生化的溶劑不同。將衍生化納米金剛石34顆粒與多個(gè)微米金剛石40顆粒和溶劑25合并220以在溶劑25中形成衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒的基本上均勻懸浮體10，可以通過(guò)將這些物質(zhì)合并的任何合適的方法，包括各種混合方法，包括本文所述的漿料混合方法來(lái)進(jìn)行。在使用時(shí)，在多個(gè)微米金剛石40顆粒上設(shè)置230第二官能團(tuán)42以形成衍生化微米金剛石44顆粒，可以通過(guò)在第二官能團(tuán)42與微米金剛石40(包括本文公開(kāi)的那些)之間形成化學(xué)鍵的任何合適的方法進(jìn)行。第二官能團(tuán)42可以包括任何合適的有機(jī)官能團(tuán)或基團(tuán)以及任何合適的無(wú)機(jī)化合物，并且可以包括以下中的至少一種烷基、烯基、炔基、羧基、羥基、氨基、酰氨基、環(huán)氧基、酮基、烷氧基、醚官能團(tuán)、酯官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì)；低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。因此，第一官能團(tuán)32或第二官能團(tuán)42或者它們二者，可以包括任意組合的上述所列官能團(tuán)。由于形成衍生化微米金剛石44的設(shè)置230可以涉及在溶劑或反應(yīng)物液體中形成微米金剛石40的懸浮體10或漿料，所以在一個(gè)實(shí)施方案中合并220可以涉及使用在溶劑或反應(yīng)物液體中的衍生化微米金剛石44顆粒的懸浮體10或漿料?；蛘?，可以將溶劑或反應(yīng)物液體除去以在合并220之前僅提供衍生化微米金剛石44，并且溶劑25可以與用于將微米金剛石40衍生化的溶劑不同。方法200還可以包括如圖3-5中所示將本文公開(kāi)的多個(gè)第三顆粒50與衍生化納米金剛石34顆粒、微米金剛石40顆粒和溶劑25合并240以在溶劑25中形成衍生化納米金剛石34顆粒、微米金剛石40顆粒和第三顆粒50的基本上均勻懸浮體10，所述第三顆粒50包含不同于衍生化納米金剛石34顆粒的納米顆粒56、或許多不同于微米金剛石40顆粒的微米顆粒58、或它們的組合?？梢院喜⑷魏魏线m的第三顆粒50，包括各種納米顆粒56和微米顆粒58,或它們的組合。合適的納米顆粒56包括富勒烯、納米石墨、納米石墨烯、石墨烯氧化物、納米管、金剛烷、金剛烴、納米金剛石、聚倍半硅氧烷、納米粘土、金屬、金屬碳化物、金屬氮化物或金屬碳酸鹽或金屬碳酸氫鹽納米顆粒56，或者它們的組合。還另外，合適的納米顆粒56可以包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、納米石墨烯、納米金剛石、氮化硼、碳化硼或碳化硅納米顆粒56，或者它們的組合。合適的微米顆粒58包括石墨、碳纖維、氮化硼、金剛石、碳化硅或碳化鎢微米顆粒58，或者它們的組合。方法200還可以任選包括在多個(gè)第三顆粒50上設(shè)置250第三官能團(tuán)52以在將它們與衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒合并之前形成衍生化第三顆粒54。第三官能團(tuán)52可以包括任何合適的有機(jī)官能團(tuán)或基團(tuán)以及任何合適的無(wú)機(jī)化合物，并且可以包括以下中的至少一種燒基、稀基、塊基、竣基、輕基、氣基、酸氣基、環(huán)氧基、麗基、燒氧基、醚官能團(tuán)、酯官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì)；低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。因此，第一官能團(tuán)32、第二官能團(tuán)42或第三官能團(tuán)52、或者它們的任意組合，可以包括任意組合的所列官能團(tuán)。由于形成衍生化納米金剛石34的設(shè)置250可以涉及在溶劑或反應(yīng)物液體中形成納米金剛石30的懸浮體10或漿料，所以在一個(gè)實(shí)施方案中合并220可以涉及使用在溶劑或反應(yīng)物液體中的衍生化第三顆粒54的懸浮體10或漿料?；蛘撸梢詫⑷軇┗蚍磻?yīng)物液體除去以在合并220之前僅提供衍生化第三顆粒54，并且溶劑25可以與用于將第三顆粒50衍生化的溶劑不同。如圖3-5中所示，可以將衍生化第三顆粒54與衍生化微米金剛石44或非衍生化微米金剛石40合并220。方法200還可以包括從基本上均勻懸浮體10除去260溶劑25以形成衍生化納米金剛石34顆粒和微米金剛石40顆粒(如本文所述其可以是衍生化的或非衍生化的)的基本上均勻混合物20。在包括第三顆粒50的實(shí)施方案中，第三顆粒50可以如本文所述是衍生化的或非衍生化的。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，方法200可以包括合并220，其包括將衍生化納米金剛石34顆粒、衍生化微米金剛石44顆粒和金屬溶劑-催化劑顆粒60混合以形成本文所述的衍生化納米金剛石34顆粒、衍生化微米金剛石44顆粒和金屬溶劑-催化劑60顆粒的基本上均勻懸浮體10，通過(guò)除去溶劑25形成多晶金剛石前體，以及在加熱和壓力條件下使該多晶金剛石前體進(jìn)行反應(yīng)。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如圖6中所示,方法200可以包括混合，該混合還包括將多個(gè)第三顆粒50加入到衍生化納米金剛石34顆粒、衍生化微米金剛石44顆粒和金屬溶劑-催化劑60顆粒中以形成基本上均勻懸浮體10，所述第三顆粒50包含不同于衍生化納米金剛石34顆粒的納米顆粒56、或不同于衍生化微米金剛石44顆粒的多個(gè)微米顆粒58、或它們的組合。在又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，混合可以包括在溶劑25中漿化或者形成衍生化納米金剛石34顆粒、衍生化微米金剛石44顆粒、和金屬溶劑-催化劑60顆粒的漿料從而形成懸浮體10，該懸浮體10具有與其中包括非衍生化納米金剛石34和非衍生化微米金剛石44而不是衍生化納米金剛石34和衍生化微米金剛石44的懸浮體10相比具有更大的均勻性。如本文所述漿化還可以包括加入粘合劑以有助于將顆?；旌衔?0粘合在一起或者形成顆?；旌衔?0在一起的制品或前體制品。在一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)包括在大于或等于約5千兆帕(GPa)的壓力下于大于或等于約1，000°C的溫度將多晶金剛石前體加熱約I秒至約I小時(shí)，接著除去催化劑。所得多晶金剛石具有高度一致的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)例如鉆孔應(yīng)用中使用所產(chǎn)生的磨損和劣化具有提高的抵抗性。這樣的多晶金剛石以及由該多晶金剛石制得的PDC和切削工具(例如鉆頭)與在無(wú)衍生化納米金剛石30情況下所制備的類似制得的多晶金剛石相比具有更長(zhǎng)的有效使用壽命。通過(guò)方法本文制得的多晶金剛石包括已衍生化的納米金剛石30、如本文所述可以是衍生化的或非衍生化的微米金剛石40、和金屬溶劑-催化劑。還可以包括另外的組分，例如包括不同于衍生化納米金剛石30的納米顆粒56和不同于微米金剛石40的微米顆粒58的第三顆粒50，其如本文所述可以是衍生化的或非衍生化的。I.一旦從基本上均勻懸浮體10除去260溶劑25，則形成基本上均勻的顆?；旌衔?0。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如本文所述和圖7中所示，顆?；旌衔?0包括含多個(gè)第一官能團(tuán)32的多個(gè)衍生化納米金剛石34顆粒和多個(gè)非衍生化微米金剛石40顆粒。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，每個(gè)衍生化納米金剛石34顆粒包括至少一個(gè)第一官能團(tuán)32，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第一官能團(tuán)32。任選地,該實(shí)施方案的替代方案包含還包括多個(gè)金屬溶劑-催化劑60顆粒(其可以是衍生化的或非衍生化的)的基本上均勻混合物20。如果是衍生化的，則所述多個(gè)金屬溶劑-催化劑60顆?？梢跃哂信c混合物20的其它衍生化顆粒相同的官能團(tuán)或不同的官能團(tuán)。2.在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如本文所述和圖8中所示，顆?；旌衔?0包括基本上均勻的顆粒混合物20，其包括多個(gè)包含多個(gè)第一官能團(tuán)32的衍生化納米金剛石34顆粒和多個(gè)包含多個(gè)第二官能團(tuán)42的衍生化微米金剛石44顆粒。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，每個(gè)衍生化納米金剛石34顆粒包括至少一個(gè)第一官能團(tuán)32，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第一官能團(tuán)32。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，每個(gè)衍生化微米金剛石44顆粒包括至少一個(gè)第二官能團(tuán)42，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第二官能團(tuán)42。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一官能團(tuán)32和第二官能團(tuán)42可以是相同的官能團(tuán)。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一官能團(tuán)32和第二官能團(tuán)42可以是不同的官能團(tuán)。任選地，該實(shí)施方案的替代方案包含還包括多個(gè)金屬溶劑-催化劑60顆粒(其可以是衍生化的金屬溶劑-催化劑64顆粒(圖12)或非衍生化的金屬溶劑-催化劑60顆粒)的基本上均勻混合物20。如果是衍生化的，則所述多個(gè)衍生化的金屬溶劑-催化劑顆粒64可以具有與混合物20的其它衍生化顆粒相同的官能團(tuán)或不同的官能團(tuán)。3.在又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如本文所述和圖9-11中所示，顆?；旌衔?0包括基本上均勻的顆?；旌衔?0，其包括多個(gè)包含多個(gè)第一官能團(tuán)32的衍生化納米金剛石34顆粒，多個(gè)包含多個(gè)第二官能團(tuán)42的衍生化微米金剛石44顆粒，和多個(gè)衍生化第三顆粒54，所述衍生化第三顆粒54包含不同于衍生化納米金剛石34顆粒的納米顆粒56、或多個(gè)不同于微米金剛石40顆粒的微米顆粒58、或它們的組合。每個(gè)衍生化納米金剛石34顆粒包括至少一個(gè)第一官能團(tuán)32，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第一官能團(tuán)32。每個(gè)衍生化微米金剛石44顆粒包括至少一個(gè)第二官能團(tuán)42，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第二官能團(tuán)42。每個(gè)衍生化第三顆粒54包括至少一個(gè)第三官能團(tuán)52，在其它實(shí)施方案中可以包括多個(gè)第三官能團(tuán)52。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一官能團(tuán)32、第二官能團(tuán)42和第三官能團(tuán)52可以是相同的官能團(tuán)。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一官能團(tuán)32、第二官能團(tuán)42和第三官能團(tuán)52可以是不同的官能團(tuán)。任選地，該實(shí)施方案的替代方案包括其中微米顆粒和第三顆粒50中的一種或其二者是非衍生化的基本上均勻混合物。任選地，這些實(shí)施方案的替代方案包含還包括多個(gè)金屬溶劑-催化劑60顆粒(其可以是衍生化的金屬溶劑-催化劑64顆粒(圖12)或非衍生化的金屬溶劑-催化劑60顆粒)的基本上均勻混合物20。如果是衍生化的，則多個(gè)衍生化的金屬溶劑-催化劑64顆?？梢跃哂信c混合物20的其它衍生化顆粒相同的官能團(tuán)或不同的官能團(tuán)。納米金剛石30是平均粒徑小于I微米(ym)的金剛石顆粒。如本文所使用的，“平均粒徑”是指基于顆粒的最大線性尺寸的數(shù)均粒徑(有時(shí)稱作“直徑”)。粒徑包括平均粒徑、最大粒徑和最小粒徑，可以通過(guò)測(cè)定顆粒大小的合適方法進(jìn)行測(cè)定，所述方法例如使用激光光源的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)光散射(SLS或DLS)或者使用馬爾文(Malvern)儀器制造的Zetasizer的Zeta電勢(shì)法(potential)。本文公開(kāi)的納米金剛石30通常包括平均粒徑為I納米(鹽)至小于I微米(μπι)的金剛石顆粒，并且同時(shí)包括平均粒徑為250nm或更小的金剛石顆粒(本領(lǐng)域有時(shí)稱作“納米金剛石”)和平均粒徑大于250nm至小于Iμm的金剛石顆粒(本領(lǐng)域有時(shí)稱作“亞微米尺寸”的金剛石顆粒)。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米金剛石30可以具有約O.01-約500nm，特別地O.l_250nm，更特別地約I-約150nm，更特別地約10-約125nm，還更特別地約25-約IOOnm的平均粒徑。納米金剛石30可以呈單分散性，其中所有顆粒具有變化很小的相同尺寸，或呈多分散性，其中顆粒具有尺寸范圍并且進(jìn)行平均。通常，使用多分散性納米金剛石30?？梢允褂貌煌骄降募{米金剛石30，并且以這種方式，納米金剛石30的粒徑分布可以是單峰(表現(xiàn)出單一分布)，表現(xiàn)出兩個(gè)分布的雙峰，或表現(xiàn)出多于一個(gè)粒徑分布的多峰(其中存在粒徑梯度)。最少5%的納米金剛石30的最小粒徑可以小于O.Inm,特別地小于或等于O.05nm,更特別地小于或等于O.Olnm0類似地,95%的納米金剛石30的最大粒徑大于或等于900nm,特別地大于或等于750nm,更特別地大于或等于500nm。本文所使用的納米金剛石30可以來(lái)自天然來(lái)源，例如天然金剛石的研磨或其它加工的副產(chǎn)物，或者可以是合成的，通過(guò)任何合適的商業(yè)方法例如但不限于高壓高溫(HPHT)、爆炸沖擊(還稱作爆轟，縮寫為DTD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、超聲空化等進(jìn)行制備。納米金剛石30可以按收到狀態(tài)使用，或者可以通過(guò)各種方法進(jìn)行分選和清洗以除去污染物和可能存在的非金剛石碳相，例如無(wú)定形碳?xì)堄辔锘蚴珰堄辔?。將本文所使用的納米金剛石30衍生化以將官能團(tuán)引入到該納米金剛石。衍生化納米金剛石包括的官能團(tuán)包含燒基、稀基、塊基、竣基、輕基、氣基、酸氣基、環(huán)氧基、麗基、燒氧基、醚、酯、內(nèi)酯、金屬基團(tuán)、有機(jī)金屬基團(tuán)、聚合物基團(tuán)、離子基團(tuán)或含有前述中至少一種的組合。作為替代或補(bǔ)充，微米金剛石可以用前述官能團(tuán)進(jìn)行衍生化。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米金剛石可通過(guò)氧化方法進(jìn)行衍生化以產(chǎn)生帶負(fù)電荷的羧酸官能團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，納米金剛石可通過(guò)接枝某些聚合物鏈進(jìn)一步衍生化，所述聚合物鏈通過(guò)調(diào)節(jié)其水溶液的PH值而可以呈電中性，或者可帶有負(fù)電荷或正電荷。例如，納米金剛石的衍生可以包括例如如下聚合物鏈具有羧酸官能團(tuán)、羥基官能團(tuán)和/或胺官能團(tuán)的丙烯酸鏈；聚胺如聚乙烯胺或聚乙烯亞胺；和聚(亞烷基二醇)如聚(乙二醇)、聚(丙二醇)。應(yīng)當(dāng)理解的是，進(jìn)行官能化的納米金剛石除包括金剛石晶格核外，還包括含無(wú)定形碳在內(nèi)的石墨組合物的殼或周圍區(qū)域以及有時(shí)稱作“碳洋蔥”有序石墨區(qū)域。圖14是示例性納米金剛石的透射電子顯微鏡法(TEM)圖像，其顯示了納米金剛石核、碳洋蔥和無(wú)定形碳區(qū)域。碳洋蔥可以圍繞金剛石晶格核并且可以通過(guò)共價(jià)鍵或通過(guò)分散機(jī)理連接到該核上。認(rèn)為納米金剛石的無(wú)定形碳區(qū)域，特別是碳洋蔥域包括在官能化條件下反應(yīng)形成官能團(tuán)的不飽和位(例如雙鍵)?？梢酝ㄟ^(guò)直接碳-碳鍵合形成雙鍵的多種已知方法中的任一種將與納米金剛石的無(wú)定形和碳洋蔥區(qū)域締合(associate)的不飽和官能團(tuán)(functionality)衍生化,或者通過(guò)連接到衍生自烯烴的官能團(tuán)來(lái)實(shí)施官能團(tuán)的引入。官能化的示例性方法可以包括但不限于例如雙鍵的氧化或氧化斷裂形成醇、二元醇或者包括羰基的醛、酮、或羧酸的反應(yīng)；通過(guò)Sandmeyer反應(yīng)進(jìn)行雙鍵的重氮化；通過(guò)用反應(yīng)性金屬例如包括鋰、鈉、鉀等的堿金屬處理形成陰離子中間體，接著用能夠與金屬化納米金剛石反應(yīng)的分子處理，來(lái)進(jìn)行納米金剛石的插層/金屬化，所述分子例如含羰基的物質(zhì)(二氧化碳、羧酸、酸酐、酯、酰胺、酰亞胺等)，具有離去基團(tuán)例如鹵素(Cl、Br、I)的烷基物質(zhì)，甲苯磺酸酯(tosylate)，甲磺酸酯(mesylate)，或其它反應(yīng)性酯例如烷基鹵化物、甲苯磺酸烷基酯等；具有芐基官能團(tuán)的分子；使用具有在催化劑例如鈀、銅或鎳存在下與例如芳族鹵化物反應(yīng)的硼、鋅或錫基團(tuán)的金屬轉(zhuǎn)移化物質(zhì)，其通過(guò)機(jī)理例如Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)或Stille反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行；其它烯烴、二烯、雜原子取代的烯烴等的周環(huán)反應(yīng)(例如3或4+2)或熱循環(huán)(2+2)環(huán)加成進(jìn)行。在其它實(shí)施方案中，可以在衍生化之前將納米金剛石進(jìn)行處理以除去最外面的碳洋蔥。當(dāng)將處理過(guò)的納米金剛石進(jìn)行衍生化時(shí)，用以納入(include)官能團(tuán)的初始衍生化可以通過(guò)例如如下來(lái)完成使用鹵化方法如自由基鹵化來(lái)進(jìn)行直接鹵化以納入例如溴原子，接著水解得到醇，或者直接金屬化，以及通過(guò)例如醚合成或烷基化進(jìn)一步官能化；通過(guò)例如硝化、接著水解引入氧官能團(tuán)例如醇或酮；等等。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述方法意欲說(shuō)明將官能團(tuán)引入到納米金剛石中的概念，并且不應(yīng)認(rèn)為對(duì)這類方法的限制。多晶金剛石還包含微米金剛石40。微米金剛石40是平均粒徑大于或等于I微米(μm)的金剛石顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，該微米金剛石的平均粒徑為約Iμm-約250μm,特別地約2μm-約200μm,更特別地約Iμm_約150μm。對(duì)于上述納米金剛石30，微米金剛石40可以呈單分散性，其中所有顆粒具有變化很小的相同尺寸，或呈多分散性，其中顆粒具有尺寸范圍并且進(jìn)行平均。通常，使用多分散性微米金剛石40?？梢允褂貌煌骄降某蕟畏稚⑿曰蚨喾稚⑿浴⒒蚱涠叩奈⒚捉饎偸?0，并且微米金剛石40的粒徑分布可以是單峰、雙峰或多峰。如納米金剛石30那樣，微米金剛石40可以按收到狀態(tài)使用，或者可以通過(guò)各種方法進(jìn)行分選和清洗以除去污染物和可能存在的非金剛石碳相，例如無(wú)定形碳?xì)堄辔锘蚴珰堄辔?。最?%的微米金剛石40的最小粒徑可以小于O.Iμm，特別地小于或等于0.05μm,更特別地小于或等于O.01μm。類似地,95%的微米金剛石的最大粒徑大于或等于1,000μm,特別地大于或等于750μm,更特別地大于或等于500μm。應(yīng)當(dāng)理解的是，衍生化納米金剛石的平均粒徑小于微米金剛石的平均粒徑。在一個(gè)實(shí)施方案中，微米金剛石的平均粒徑是衍生化納米金剛石平均粒徑的至少約10倍，特別地約25倍，更特別地約50倍，還更特別地約100倍。在另一個(gè)實(shí)施方案中，衍生化納米金剛石的平均粒徑是衍生化納米金剛石平均粒徑的約150倍，特別地約250-約750倍。多晶金剛石包含基于衍生化納米金剛石34、微米金剛石40和金屬溶劑-催化劑60的總重量計(jì)O.001-90wt%的衍生化納米金剛石。在特定實(shí)施方案中，多晶金剛石包含基于衍生化納米金剛石34、微米金剛石40和金屬溶劑-催化劑60的總重量計(jì)O.01-70wt%,更特別地O.l-50wt%的衍生化納米金剛石。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，衍生化納米金剛石34可以以基于衍生化納米金剛石34、微米金剛石40和金屬溶劑-催化劑60的總重量計(jì)更特別地O.l-10wt%的量存在。在一個(gè)實(shí)施方案中，多晶金剛石還可以包括不同于衍生化納米金剛石34的納米顆粒56，不同于微米金剛石40的微米顆粒58，或包含前述中至少一種的組合。在另外的實(shí)施方案中，所述納米顆粒和/或微米顆?？梢匀芜x地進(jìn)行衍生化以具有上述官能團(tuán)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“納米顆粒”56是指且包括平均粒徑為約Iμm或更小的任何顆粒。納米顆粒56可以包括例如富勒烯、納米石墨、納米石墨烯、石墨烯氧化物、納米管、納米金剛石(包括納米尺寸和亞微米尺寸的金剛石顆粒)、金剛燒類化合物(diamondoid)、聚倍半硅氧烷、納米粘土，包括金屬或準(zhǔn)金屬碳化物、金屬或準(zhǔn)金屬氮化物的無(wú)機(jī)納米顆粒56，金屬碳酸鹽、金屬碳酸氫鹽、金屬氧化物(陶瓷)、金屬納米顆粒56，或者包含前述中至少一種的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所使用的納米顆粒56可以具有約O.01-約500nm，特別地O.l-250nm,更特別地約I-約150nm的平均粒徑。雖然應(yīng)當(dāng)理解的是，包括上文公開(kāi)的納米金剛石30的納米顆粒56的形狀可以是球形、對(duì)稱、不規(guī)則或伸長(zhǎng)的，并且可以具有小于10的低長(zhǎng)徑比(即最大尺寸與最小尺寸之比)和長(zhǎng)徑比接近I的球形顆粒，但是在其它實(shí)施方案中，納米顆粒56可以具有大于或等于10，特別地大于或等于100，更特別地大于或等于200，還更特別地大于或等于500的二維長(zhǎng)徑比(即對(duì)于伸長(zhǎng)的納米顆粒56例如納米管或金剛烷類化合物而言的直徑與厚度之比；或者長(zhǎng)度與寬度之比，對(duì)于板狀納米顆粒56例如納米石墨烯或納米粘土而言為假定的厚度或表面積比上橫截面)。類似地，這類納米顆粒56的二維長(zhǎng)徑比可以小于或等于10，000，特別地小于或等于5，000，還更特別地小于或等于1，000。納米顆粒56，在被包括時(shí)，可以替代相應(yīng)量的衍生化納米金剛石。因此在一個(gè)實(shí)施方案中，在使用另外的納米顆粒56時(shí)，納米顆粒56可以按相對(duì)于衍生化納米金剛石以基于衍生化納米金剛石與納米顆粒56之比的重量計(jì)0:100-99:1，特別地5:95-95:5，更特別地10:90-90:10，還更特別地25:75-75:25的比率存在。如本文所公開(kāi)的，富勒烯可以包括具有多面體結(jié)構(gòu)的碳的任何已知籠狀中空同素異形形式。富勒烯可以包括例如約20-約100個(gè)碳原子。例如，C6tl是具有60個(gè)碳原子和·高度對(duì)稱性(D5h)的富勒烯，并且是相對(duì)常見(jiàn)的商購(gòu)可獲得的富勒烯。示例性的富勒烯包括例如C3tl、C32、C34、C38、C40>C42、C44、C46、C48、C50>C52、C60>C70>C76等。納米管是具有敞開(kāi)端或封閉端的碳基管狀富勒烯結(jié)構(gòu)體，其可以是無(wú)機(jī)碳的或者全部或部分由碳制得，并且還可以包括例如金屬、準(zhǔn)金屬或陶瓷的組分。納米管，包括碳納米管，可以是單壁納米管(SWNT)或多壁納米管(MWNT)。納米石墨是板狀石墨片簇(其中一個(gè)或多個(gè)石墨層的堆疊結(jié)構(gòu))，其具有稠合六邊環(huán)的板狀二維結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)展的離域η-電子系統(tǒng)、分層并且通過(guò)堆積相互作用彼此弱鍵合。一般而言并且包括納米石墨烯在內(nèi)的石墨烯，可以是單片或若干片的具有納米級(jí)尺寸的石墨，所述納米級(jí)尺寸例如小于如500納米(nm)的平均粒徑(平均最大尺寸)，或者在其它實(shí)施方案中可以具有大于Iym的平均最大尺寸。納米石墨烯可以通過(guò)如下進(jìn)行制備納米石墨的剝離，或者用“剪剖(unzipping)”方法使碳納米管中一系列碳-碳鍵催化鍵斷裂形成納米石墨烯帶、接著將納米石墨烯進(jìn)行衍生化以制備例如納米石墨烯氧化物。金剛烷類化合物可以包括碳籠分子例如基于金剛烷(CltlH16)的那些，其可以是金剛石晶格的最小單元籠結(jié)構(gòu)，以及金剛烷的變型(例如分子中碳原子被其它原子(例如N、0、Si或S)取代的分子)和每個(gè)分子包括2-約20個(gè)金剛烷籠的碳籠多金剛烷分子(例如雙金剛烷、三金剛烷、四金剛烷、五金剛烷、六金剛烷、七金剛烷等)。聚倍半硅氧烷(也稱作聚有機(jī)硅倍半氧烷或多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)衍生物)是具有通式RSiOh5(其中R是有機(jī)基團(tuán)例如甲基)的聚有機(jī)硅氧化物化合物，其具有所限定的封閉籠或敞開(kāi)籠結(jié)構(gòu)(閉式(closo)或巢式(nido)結(jié)構(gòu))。聚倍半硅氧烷，包括POSS結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)官能化的含硅單體的酸和/或堿催化縮合進(jìn)行制備，所述官能化的含硅單體例如四燒氧基娃燒(包括四甲氧基娃燒和四乙氧基娃燒)，燒基二燒氧基娃燒如甲基二甲氧基娃燒和甲基二甲氧基娃燒。多晶金剛石中可以包括納米粘土。納米粘土可以是具有分層結(jié)構(gòu)的水合或無(wú)水硅酸鹽礦物質(zhì)，并且可以包括例如鋁硅酸鹽粘土如包括埃洛石(hallyosite)的高嶺土、包括蒙脫石的蒙脫土、伊利石(illite)等?？梢詫⒓{米粘土進(jìn)行剝離以分離出單片，或者可以不將其進(jìn)行剝離，以及此外可以將其脫水或作為水合無(wú)機(jī)物包括在內(nèi)。類似結(jié)構(gòu)的其它礦物質(zhì)填料還可以包括例如滑石，包括白云母、金云母或多硅白云母的云母等。組合物中還可以包括無(wú)機(jī)納米顆粒56。示例性的無(wú)機(jī)納米顆粒56可以包括金屬或準(zhǔn)金屬碳化物例如碳化鎢、碳化硅、碳化硼等；金屬或準(zhǔn)金屬氮化物例如氮化鈦、氮化硼、氮化硅等；金屬碳酸鹽，金屬碳酸氫鹽，和/或金屬納米顆粒56例如鐵、鈷、鎳、包含這些中至少一種的合金等。應(yīng)當(dāng)理解的是，在包括納米顆粒56時(shí)，納米顆粒56可以是任何物質(zhì)，其在與衍生化納米金剛石34和微米金剛石40合并時(shí)，沒(méi)有明顯不利地影響所需的多晶金剛石性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，包含納米顆粒56進(jìn)一步增強(qiáng)所需的多晶金剛石性能，例如硬度、抗破裂/斷裂性、基材結(jié)合或其它這樣的性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，有用的納米顆粒56可以包括單壁或多壁碳納米管、納米石墨烯、納米金剛石、氮化硼納米顆粒、碳化硼納米顆粒、氮化娃納米顆粒、碳化娃納米顆粒、或包含前述中至少一種的組合。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，有用的納米顆粒56是氮化硼納米顆粒。在特定實(shí)施方案中，氮化硼納米顆粒是立方氮化硼納米顆粒。在其它實(shí)施方案中，還可以將納米顆粒56功能化以形成衍生化納米顆粒54。例如，納米顆粒56可以涂覆有硼化物、碳化物、氮化物、金屬碳酸鹽、金屬碳酸氫鹽、非催化金屬、或包含前述中至少一種的組合。除衍生化納米金剛石和微米金剛石外，還可以包括不同于微米金剛石的微米顆粒。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“微米顆?！笔侵盖野ㄆ骄綖榧sIum或更大的任何顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，微米顆粒的平均粒徑為約Iμm-約250μm,特別地約2μm_約200μm,更特別地約Iμm-約150μm。微米顆粒，在被包括時(shí)，可以替代相應(yīng)量的微米金剛石。因此在一個(gè)實(shí)施方案中，在使用另外的微米顆粒時(shí)，該微米顆粒可以按相對(duì)于微米金剛石以基于微米金剛石與微米顆粒之比的重量計(jì)0:100-99:1，特別地5:95-95:5，更特別地10:90-90:10，還更特別地25:75-75:25的比率存在。示例性微米顆?？梢园ㄎ⒚资?、氮化硼微米顆粒、氮化娃微米顆粒、碳化娃微米顆粒、或包含前述中至少一種的組合。在該方法中，將衍生化納米金剛石34、微米金剛石40和金屬溶劑-催化劑60、以及任何另外的納米顆粒和/或微米顆粒及其它添加劑合并以形成多晶金剛石復(fù)合體100。合并還可以包括將不同于衍生化納米金剛石的納米顆粒，和不同于微米金剛石的微米顆粒，與其它組分進(jìn)行混合。具體地，為了實(shí)現(xiàn)這樣，首先在溶劑25中將包括衍生化納米金剛石和微米金剛石的組分進(jìn)行混合以形成懸浮混合物20。溶劑25可以是適合于形成這些組分懸浮體10的任何溶劑25，可以包括去離子水，pH為2-10的水溶液，水混溶性有機(jī)溶劑25s例如醇，包括甲醇、乙醇、異丙醇、正和叔丁醇，2-甲氧基乙醇(甲基纖維素溶劑)，2-乙氧基乙醇(乙基纖維素溶劑)，I-甲氧基-2-丙醇，二甲亞砜，N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，Y-丁內(nèi)酯，丙酮，環(huán)己酮等，或者包含前述中至少一種的組八口ο漿料中還可以包括粘合劑，以粘合衍生化納米金剛石和微米金剛石從而在燒結(jié)之前的進(jìn)一步處理期間保持形狀。可以使用任何合適的粘合劑，條件是粘合劑沒(méi)有明顯不利地影響所需的多晶金剛石性能。粘合劑可以例如包含金屬材料如含鈷材料、聚合物材料如聚丙烯酸酯或聚乙烯醇縮丁醛、有機(jī)材料如纖維素材料等。應(yīng)當(dāng)理解的是這些粘合劑是示例性的且并不限于這些。在一個(gè)實(shí)施方案中，混合包括將衍生化納米金剛石、金剛石前體和金屬溶劑-催化劑60漿化以形成均勻的懸浮體10。如本文所使用的，“均勻”是指在混合容器中任意位置分析的漿料組成具有如通過(guò)將將該漿料樣品干燥所測(cè)定的小于5%的固體含量變化，特別地小于2%的固體含量變化，更特別地小于1%的固體含量變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，懸浮體10具有基于漿料總重量計(jì)O.5-95wt%，特別地l_90wt%，更特別地10_80wt%，還更特別地10-50wt%的總固體含量(衍生化納米金剛石、微米金剛石和任何其它添加劑)。然后加熱該懸浮混合物20以在提高的溫度下除去溶劑25。用以除去溶劑25的熱處理可以通過(guò)使混合物20經(jīng)受約400-約800°C，特別地約450-約750°C的溫度來(lái)進(jìn)行。在退火之前，熱處理可以進(jìn)行至少約30分鐘，更特別地至少約60分鐘。熱處理可以在真空或環(huán)境壓力下進(jìn)行。多晶金剛石通過(guò)在加熱和壓力條件下處理多晶金剛石前體(衍生化納米金剛石34、微米金剛石40、任選的納米顆粒和/或微米顆粒、以及金屬溶劑-催化劑60)來(lái)形成。如本文所公開(kāi)的，“處理”是指燒結(jié)多晶金剛石組分，形成顆粒間鍵和非金剛石晶格隙間區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變。這種處理在本文稱作高壓高溫(HPHT)處理，其中在衍生化納米金剛石、微米金剛石和任何加入的納米顆?；蛭⒚最w粒之間形成顆粒間鍵。這樣的鍵可以是共價(jià)鍵、包括范德華(vanderWaals)的色散鍵、或其它鍵。具體地，顆粒間鍵包括共價(jià)碳-碳鍵，特別是在金剛石晶格中發(fā)現(xiàn)的SP3碳-碳單鍵，其足以提供本文所公開(kāi)的硬度和抗破裂性。在HPHT處理中，認(rèn)為衍生化納米金剛石和/或微米金剛石的組成相經(jīng)歷相變形成金剛石晶格(四面體碳)結(jié)構(gòu)，特別地，可以存在的任何石墨相(例如碳洋蔥的石墨相和/或納米金剛石或微米金剛石中存在的任何無(wú)定形碳相)，原則上可以經(jīng)歷這種相變和從石墨(即非金剛石)相中發(fā)現(xiàn)的離域SP2雜化系統(tǒng)(離域31-系統(tǒng))向SP3雜化金剛石晶格的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。除衍生化納米金剛石和微米金剛石外，顆粒混合物20中可以包括成核顆粒。成核顆?？梢园琀THP處理期間多晶金剛石的晶粒可在上面成核和生長(zhǎng)的任何類型的顆粒，并且可以包括例如富勒烯、金剛烷類化合物、無(wú)定形碳納米顆粒、石墨納米顆粒、或包含前述中至少一種的組合。還可以將離子注入富勒烯分子中，即如此的離子注入富勒烯。例如，可以將金屬例如鈷、鐵或鎳的離子注入富勒烯分子中并且作為成核顆粒包括在其中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)形成多晶金剛石時(shí)，還可包括碳(例如石墨或無(wú)定形碳)作為碳源添加劑以形成顆粒間金剛石相。在一個(gè)實(shí)施方案中，用以實(shí)施燒結(jié)的加熱是在大于或等于約1，000°C，特別地大于或等于約1，200°c的溫度下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，所使用的溫度可以為約1，200°C-約1，700°C，特別地約1，300°C-約1，650°C。處理中所使用的壓力可以大于或等于約5.O千兆帕(GPa)，特別地大于或等于約6.OGPa,更特別地大于或等于約6.5GPa。處理可以進(jìn)行I秒-I小時(shí)，特別地I秒-10分鐘，還更特別地I秒-2分鐘。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，合并還包括通過(guò)使混合物20經(jīng)受大于約5.OGPa的壓力和大于約l，000°c的溫度，并持續(xù)約I秒-約I小時(shí)的時(shí)間而進(jìn)行燒結(jié)。所述組合物包括金屬溶劑-催化劑60。如本文所公開(kāi)的，金屬溶劑催化劑60用于催化碳-碳鍵形成反應(yīng)。金屬溶劑-催化劑60催化在微米金剛石和納米金剛石之間和在個(gè)體納米金剛石顆粒之間形成金剛石與金剛石鍵從而形成多晶金剛石。在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬溶劑-催化劑60是合適的過(guò)渡金屬并且可以包含Ni、Fe、Co、Cr、Ru、Os、Mn、V、它們的合金、或包含前述中至少一種的組合。在特定實(shí)施方案中，金屬溶劑-催化劑60是VIIIA族元素(例如鐵、鈷或鎳),它們的合金,或包含前述中至少一種的組合。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，金屬溶劑-催化劑60包含Co，其合金，或包含前述中至少一種的組合。在其它實(shí)施方案中，催化劑60材料可以進(jìn)一步地或替代性地包含碳酸鹽材料，例如Mg、Ca、Sr和Ba中一種或多種的碳酸鹽。碳酸鹽還可以用于催化多晶金剛石的形成。示例性的碳酸鹽包括碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、或包含前述中至少一種的組合?？梢允褂冒笆鼋饘俸吞妓猁}中至少一種的組合。通過(guò)該方法制得的多晶金剛石可以包括約O.I重量％_約30重量％的量的金屬溶劑-催化劑60。通過(guò)該方法制得的多晶金剛石可以是用于制品例如切削工具，如用于鉆地設(shè)備的鉆頭的超硬磨料。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“鉆頭”是指且包括在井眼的形成或擴(kuò)大期間用于鉆孔的任何類型的鉆頭或工具，并且包括例如旋轉(zhuǎn)鉆頭、沖擊鉆頭、取芯鉆頭、偏心鉆頭、雙中心鉆頭、鉆孔器、可膨脹鉆孔器、研磨機(jī)、刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、混合式鉆頭以及本領(lǐng)域已知的其它鉆頭或工具。在一個(gè)實(shí)施方案中，制備超硬磨料制品(例如鉆頭)的方法，包括通過(guò)將衍生化以包括官能團(tuán)的納米金剛石34、微米金剛石40和金屬溶劑-催化劑60合并以HPHT處理形成超硬磨料多晶金剛石復(fù)合體；將多晶金剛石與支承體合并，其中所述微米金剛石比所述衍生化納米金剛石具有更大的平均粒徑，以及除去金屬溶劑-催化劑60?？梢詫⒍嗑Ы饎偸砻娓郊?affix)到基材以形成多晶金剛石復(fù)合體(PDC)，進(jìn)而將該多晶金剛石復(fù)合體連接到支承體例如鉆頭?；目梢允翘沾刹牧稀２⑷氲竭@種基材的多晶金剛石還可以稱作金剛石臺(tái)面(diamondtable)。在一個(gè)實(shí)施方案中，多晶金剛石可以成形在膠結(jié)碳化鎢的支承基材上或如美國(guó)專利No.3，745，623中所述常規(guī)HTHP處理中另一種合適的基材材料，或者可以在沒(méi)有基材情況下如美國(guó)專利No.5，127，923中所述類似的常規(guī)HTHP處理中形成的那樣形成自支承多晶金剛石復(fù)合體，通過(guò)引用將每個(gè)所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以其全文并入本文。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在用于在形成多晶金剛石的HTHP處理期間由支承基材提供金屬溶劑-催化劑60。例如，所述基材可以包括鈷膠結(jié)的碳化鎢材料。鈷膠結(jié)的碳化鎢的鈷可以在HTHP處理期間充當(dāng)金屬溶劑-催化劑60。圖15描述了納入到多晶金剛石復(fù)合體100中的示例性多晶金剛石130。在圖14中，支承體110具有位于該支承體110表面上的多晶金剛石120?；闹С畜w110可以例如由碳化鎢或其它合適的基材材料形成。此外，在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，金屬溶劑-催化劑60是鈷或鈷合金，其中，在燒結(jié)處理期間，金屬溶劑-催化劑60通過(guò)潤(rùn)濕和毛細(xì)管作用插入形成性間隙空間123，該間隙空間123存在于整個(gè)多晶金剛石120中，在先前衍生化的納米金剛石34、與微米金剛石40之間。應(yīng)當(dāng)理解的是，在多晶金剛石120形成期間和/或在多晶金剛石120燒結(jié)期間，存在于先前衍生化的納米金剛石34上的官能團(tuán)在用于HPHT處理且足以軟化和/或熔化金屬溶劑-催化劑60(例如其中可以用作金屬溶劑-催化劑60的鈷在約1，450°C的溫度下軟化)的超過(guò)900°C的高溫下經(jīng)受熱劣化，并且先前衍生化的納米金剛石34、和微米金剛石40在先前衍生化的納米金剛石30、微米金剛石40、納米和微米金剛石40以及任何其它納米顆粒和/或微米顆?；蚩梢栽跓Y(jié)期間形成的金剛石相之間形成顆粒間鍵。在其它實(shí)施方案中，可以通過(guò)例如浸析處理將金屬溶劑-催化劑60全部或部分從多晶金剛石除去，從而提供具有減少量的間隙金屬(即金屬溶劑-催化劑60)的roc。在其它實(shí)施方案中，可以在Ni、Pt、Cu、Fe、Co、Mo、Mg、Ag、Ti、Nb、Y和Si顆粒上形成無(wú)定形碳層以促進(jìn)金剛石成核和形成碳-碳顆粒間鍵。或者，可以在不易于形成碳化物化合物例如Cu或Au的材料上包括無(wú)定形碳層。形成多晶金剛石的方法包括在熱和壓力下和在金屬溶劑-催化劑60存在下處理懸浮體10，該懸浮體10包含作為組分的如下物質(zhì)平均粒徑為l-500nm且進(jìn)行衍生化以包括如下官能團(tuán)的納米金剛石，所述官能團(tuán)包含烷基、烯基、炔基、羧基、羥基、氨基、酰氨基、環(huán)氧基、麗基、燒氧基、釀、酷、內(nèi)酷、金屬基團(tuán)、有機(jī)金屬基團(tuán)、聚合物基團(tuán)、尚子基團(tuán)、或包含前述中至少一種的組合，尺寸大于所述衍生化納米金剛石的微米金剛石，以及溶劑25，其中所述組分比在包括非衍生化納米金剛石而不是衍生化納米金剛石時(shí)更加均勻地分布在這個(gè)懸浮體10中。衍生化納米金剛石和微米金剛石，以及任何加入的納米顆粒或微米顆粒，可以在處理之后保持均勻地分布從而形成多晶金剛石?；蛘?，衍生化納米金剛石和微米金剛石，以及任何加入的納米顆?；蛭⒚最w粒，可以采取梯度結(jié)構(gòu)，其中作為組成部分的衍生化納米金剛石和微米金剛石以及其中任何其它顆粒的粒徑，分成不同的夾層(stratify)以形成多個(gè)區(qū)，其中微米金剛石分布較接近于催化劑(層)，納米金剛石分布趨于表面，中間體例如亞微米尺寸的納米顆粒分布趨于多晶金剛石中間。多晶金剛石的這種梯度結(jié)構(gòu)描述于2010年8月13日提交的題目為“CuttingElementsIncludingNanoparticlesinAtLeastOnePortionThereof,Earth-BoringToolsIncludingSuchCuttingElements,andRelatedMethods”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/373，617中，通過(guò)這次引用將臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容以其全文并入本文。金屬溶劑-催化劑60在HTHP處理期間催化官能化納米金剛石34和微米金剛石40之間形成顆粒間鍵。在HTHP處理期間，金屬溶劑-催化劑60可以在多晶金剛石形成間隙晶格和碳-碳鍵時(shí)侵入或插入多晶金剛石內(nèi)的間隙空間中，在多晶金剛石形成時(shí)從陶瓷表面通過(guò)毛細(xì)作用(wicking)向上進(jìn)入多晶金剛石的多孔間隙結(jié)構(gòu)。以這種方式，所得金屬侵入起到互連作用以及將下面的陶瓷基材附著到多晶金剛石和將多晶金剛石鍵合到陶瓷基材，從而形成熱穩(wěn)定的金剛石臺(tái)面。在HTHP處理后，金屬溶劑-催化劑60(例如鈷)保留在相互鍵合(inter-bonded)的顆粒之間的間隙空間(其可以是開(kāi)孔或閉孔孔隙)中。一些金屬溶劑-催化劑60可以截獲(entrap)在多晶金剛石或TOC的本體內(nèi)的閉孔孔隙中，而一些金屬溶劑-催化劑60保留在多晶金剛石的更多開(kāi)孔孔隙中?？梢栽贖THP處理后將這種金屬溶劑-催化劑60從多晶金剛石除去?？梢允褂媒鎏幚韽亩嗑Ы饎偸瘍?nèi)相互鍵合的晶粒之間的間隙空間除去至少部分或基本上全部金屬溶劑-催化劑60。如本文所使用的，“基本上全部”是指基于每單位體積多晶金剛石浸析區(qū)域的金屬重量計(jì)，多晶金剛石浸析區(qū)域中金屬溶劑-催化劑60具有的總量小于約5wt%，特別地小于或等于4wt%,仍更特別地小于或等于3wt%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每單位體積多晶金剛石，多晶金剛石含有至少約I.5wt%的金屬重量。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用例如在如美國(guó)專利No.5，127,923和美國(guó)專利No.4，224，380中較充分描述的那些的浸析劑和方法對(duì)多晶金剛石進(jìn)行浸析，通過(guò)引用將每個(gè)所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以其全文并入本文。例如，王水是濃硝酸(HNO3)和濃鹽酸(HCl)以任何有效比例例如以1:3(v/v)比率的混合物20，可以用于從多晶金剛石內(nèi)相互鍵合的晶粒之間的間隙空間至少除去基本上全部的催化劑材料。或者，可以使用沸騰鹽酸(HCl)和/或沸騰氫氟酸(HF)作為浸析劑。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，有用的浸析劑是加熱到大于110°C溫度的鹽酸(HCl)，可以提供其與多晶金剛石接觸約20分鐘-約1，000小時(shí)或甚至更長(zhǎng)，這取決于包括多晶金剛石的本體的大小，和多晶金剛石所需的浸析程度。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，浸析包括在20°C或大于20°C的溫度下，將多晶金剛石復(fù)合體浸入鹽酸、氫氟酸、硝酸、或包含前述中至少一種的組合中。在將金屬溶劑-催化劑60從多晶金剛石浸出之后，多晶金剛石內(nèi)相互鍵合的晶粒之間的間隙空間可以不含用于催化多晶金剛石內(nèi)晶粒之間形成顆粒間鍵的基本上所有催化劑60材料?？梢愿鶕?jù)本文公開(kāi)的方法獲得的多晶金剛石中的總體微結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生表現(xiàn)出改善的耐久性和熱穩(wěn)定性的多晶金剛石和roc。本文提及的各種實(shí)施方案是示例性實(shí)施方案，與是否具體地如此指定無(wú)關(guān)。雖然顯示和描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，但是可以在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下對(duì)其作出修改和替代。因此，應(yīng)理解以說(shuō)明和非限制方式描述本發(fā)明。上述實(shí)施方案進(jìn)一步描述于下面實(shí)施例中。實(shí)施例將商購(gòu)可獲得的納米金剛石簇(75mg,具有約75nm的平均粒徑,從NanoDiamondProducts可獲得)懸浮于在干冰/丙酮浴內(nèi)的IOOml液體氨中。將鋰金屬(175mg)加入到液體氨溶液中，因而該溶液獲得藍(lán)色從而表明鋰金屬的溶解。當(dāng)鋰加入完成時(shí)，攪拌該溶液30分鐘，然后將I-碘十二烷(I-CH2-(CH2)ltl-CH3)(6.5ml)緩慢加入到金屬化納米金剛石的氨漿料中。讓所得溶液在室溫下反應(yīng)4小時(shí)，之后將氨緩慢除去以分離出固體產(chǎn)物。將所得固體物質(zhì)進(jìn)行分離以獲得I-十二烷基衍生化的納米金剛石。熱解重量分析法(TGA)。通過(guò)TGA評(píng)價(jià)官能化納米金剛石以確定共價(jià)鍵合的正十二烷基的存在。圖16顯示了重量損失相對(duì)于溫度的對(duì)比熱解重量分析法(TGA)圖，顯示了納米金剛石(ND)、在與I-碘十二烷(ND+Do-I)的機(jī)械混合的混合物中的納米金剛石、和正-十二烷基-改性的納米金剛石(Do-ND)的TGA性能。在圖16中，可看出納米金剛石對(duì)照品(ND)沒(méi)有表現(xiàn)出隨著溫度提高而顯著的重量變化，其中納米金剛石-I-碘十二烷混合物和十二烷基-改性的納米金剛石各自顯示出隨著溫度提高的重量損失。以10°C/分鐘的加熱速率獲得的TGA圖顯示出ND+Do-I混合物劣化溫度的明顯提高，其中開(kāi)始溫度為約100°C和最大變化速率在約190°C，對(duì)于ND-Do，開(kāi)始溫度為約200°C和最大變化速率在約260°C。因此，基于該對(duì)比，可看出在衍生后十二烷基鍵合(例如以共價(jià)鍵方式)到納米金剛O紅外分析(IR)。在圖17Α和17Β中顯示了對(duì)于未修飾的納米金剛石(圖17Α)和正十二烷基修飾的納米金剛石(圖17Β)使用傅里葉變換紅外分光光度計(jì)(FT-IR)的紅外譜圖的對(duì)比。在圖17Α中，納米金剛石在衍生化之前具有包括以下復(fù)雜譜圖在約3300CHT1的締合水的O-H拉伸，在MOOOcnT1的C-H烯屬拉伸，以及在〈3000cm-1的C-H烷基拉伸，在約ΠΟΟ-ΙδΟΟαιΓ1的羧酸和酸酐羰基拉伸，在約1600-16700^1的C=C拉伸，然而在衍生化之后，圖17B中就十二烷基修飾的納米金剛石所顯示的FT-IR光譜顯示出在2800-29800^1和725-1470CHT1的突出和強(qiáng)烈的新峰，分別對(duì)應(yīng)于烷基C-H拉伸和變形模式。因此可以清晰地在FT-IR譜圖中看出納米金剛石已被衍生化從而包括十二烷基。通過(guò)拉曼光譜法進(jìn)行的反應(yīng)確認(rèn)研究。圖18A-18C顯示了收到狀態(tài)的納米金剛石(圖18A)、用十_■燒基衍生化之后的納米金剛石(圖18B)和TGA后的納米金剛石(圖18C)的拉曼IR譜圖。圖18A顯示了在1325和1623(^1分別對(duì)應(yīng)于納米金剛石的D-帶(無(wú)序帶)和G-帶(石墨帶)的峰。一旦衍生化，如所預(yù)期的，相對(duì)于D-帶強(qiáng)度(圖18B中在1610cm-1)，G-帶的強(qiáng)度(圖18B中在1294cm—1)顯著降低。1200-1600(^1之間的另外的帶對(duì)應(yīng)于納米金剛石衍生化后十二烷基的存在(參見(jiàn)例如I-溴-十二烷的拉曼光譜，J.Chem.Phys,1968,vol.8,第867頁(yè))。然而,在高溫下加熱時(shí),衍生化納米金剛石失去官能團(tuán)從而導(dǎo)致G-帶強(qiáng)度相對(duì)于D-帶強(qiáng)度提高(圖18C)。因此包含官能團(tuán)對(duì)于改善溶劑的分散性是有用的，但是沒(méi)有必要在燒結(jié)后形成多晶金剛石組分的一部分。使用衍生化納米金剛石形成多晶金剛石復(fù)合體(roc)。通過(guò)上述方法將平均簇尺寸為75nm的納米金剛石漿料衍生化并將其與平均粒徑為4微米的微米金剛石漿料合并，其還可以包括通過(guò)上述方法衍生化形成漿料的微米金剛石顆粒。通過(guò)包括溶劑25、分散劑和粘合劑而使微米金剛石40穩(wěn)定在溶液中。將兩種單獨(dú)的溶液混合以形成衍生化納米金剛石和微米金剛石的基本上均勻懸浮體10，隨后將其進(jìn)行干燥以除去過(guò)量的溶劑25。衍生化納米金剛石PDC由微米金剛石顆粒的經(jīng)干燥的基本上均勻混合物20形成，其中微米金剛石40占混合物20的約90-95重量％(基于納米金剛石和微米金剛石的總重量計(jì))，剩余的顆粒是衍生化納米金剛石34。將微米金剛石40和衍生化納米金剛石34顆粒的固體混合物20置于鈷-膠結(jié)的碳化鎢基材上用以形成roc。然后將混合物20和基材置于鈮罐中，進(jìn)而將該鈮罐置于適合于HPHT處理的標(biāo)準(zhǔn)高壓室中。在約1，400-約1，5500C的溫度和約4.2_6GPa的壓力下將具有金剛石顆?；旌衔?0的罐燒結(jié)約90秒以形成衍生化納米顆粒34增強(qiáng)的roc。僅使用微米金剛石漿料作為基礎(chǔ)組合物(其中微米金剛石占固體混合物的100wt%)形成對(duì)比F1DC,而另一個(gè)對(duì)比PDC由納米金剛石(非衍生化)衆(zhòng)料和微米金剛石衆(zhòng)料的組合形成。使用相同的方法制備這兩種對(duì)比roc。圖19顯示了對(duì)于未浸析的商業(yè)roc(“商業(yè)-未浸析”)、深度浸析除去催化劑的商業(yè)roc(“商業(yè)-深度浸析”)、僅用微米金剛石制備的基準(zhǔn)roc(“基準(zhǔn)進(jìn)料”)、使用未官能化的納米金剛石加上微米金剛石制備的roc(“未官能化的納米金剛石+基礎(chǔ)”)、和使用官能化納米金剛石加上微米金剛石制備的roc(“官能化納米金剛石+基礎(chǔ)”)，相對(duì)磨損面積(任意單位(unit))相對(duì)于切削距離(任意單位)的對(duì)比圖。在該圖中看出，未官能化的納米金剛石PDC明顯偏離官能化的納米金剛石PDC，在約0.37的切削距離中達(dá)到約0.2的相對(duì)磨損，其中官能化的納米金剛石PDC在切削距離達(dá)到約O.64之前沒(méi)有招致相同程度的磨損。僅用微米金剛石的基準(zhǔn)PDC顯示出在未官能化的納米金剛石PDC和官能化的納米金剛石PDC之間的中間抗磨損性。未浸析的商業(yè)PDC顯示出每切削距離的明顯磨損，以約O.23的切削距離達(dá)到約0.2的相對(duì)磨損，并且在超過(guò)約O.66的切削距離后顯示出高達(dá)O.84相對(duì)單位的幾乎線性磨損。雖然深度浸析的商業(yè)PDC顯示出在超過(guò)約O.88切削距離后約O.23的最小總磨損，但是官能化的納米金剛石roc以最低斜率顯示出最低初始磨損，到約O.36的切削距離為止約O.7的總磨損(與此相比的是深度浸析的商業(yè)PDC在相同切削距離中顯示出為O.16的兩倍磨損)。此外，官能化的納米金剛石PDC在超過(guò)約0.62的切削距離比深度浸析的商業(yè)roc顯示出更小的磨損。由這些結(jié)果，可看出用衍生化納米金剛石制備的PDC的初始抗磨損性與示例性商業(yè)roc、單獨(dú)使用微米金剛石制備的roc、或使用非衍生化的納米金剛石和微米金剛石制備的PDC相比具有明顯改善的抗磨損性能。此外，使用衍生化的納米金剛石和微米金剛石制·備的且不是深度浸析的PDc的初始抗磨損性仍然優(yōu)于深度浸析的商業(yè)roc的初始抗磨損性。本書面描述使用實(shí)施例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)施例。如果這種其它實(shí)施例具有不異于權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它實(shí)施例包括與權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這種其它實(shí)施例意圖在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。本文公開(kāi)的所有范圍包括端值并且可彼此獨(dú)立地組合。如本文所使用的后綴復(fù)數(shù)“(S)”意欲包括其所修飾術(shù)語(yǔ)的單數(shù)和復(fù)數(shù)，從而包括至少一個(gè)該術(shù)語(yǔ)(例如著色劑(復(fù)數(shù))包括至少一種著色劑)?！叭芜x”或“任選地”是指隨后描述的事情或情況可能或不可能發(fā)生，并且是指描述包括其中事情發(fā)生的情況和其中事情不會(huì)發(fā)生的情況。如本文所使用的，“組合物”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等在內(nèi)。通過(guò)引用將所有參照文獻(xiàn)并入本文。在描述本發(fā)明的上下文中(特別是在以下權(quán)利要求的上下文中)使用的術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”和“該”以及類似的指引要理解為同時(shí)覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非本文另外指明或在上下文中明顯有抵觸。此外，還應(yīng)注意的是術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等在本文不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于區(qū)別一個(gè)要素與另一個(gè)要素。與數(shù)量結(jié)合使用的修飾語(yǔ)“約”包括所指定的值在內(nèi)并且具有上下文指示的意思(例如其包括與特定量的測(cè)量有關(guān)的誤差程度)。權(quán)利要求1.一種形成納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體的方法，所述方法包括在多個(gè)納米金剛石顆粒上設(shè)置第一官能團(tuán)以形成衍生化納米金剛石顆粒，以及將所述衍生化納米金剛石顆粒與多個(gè)微米金剛石顆粒和溶劑合并以形成在該溶劑中衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體。2.權(quán)利要求I的方法，還包括在多個(gè)微米金剛石顆粒上設(shè)置第二官能團(tuán)以形成衍生化微米金剛石顆粒。3.權(quán)利要求I的方法，還包括除去溶劑以形成衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻混合物。4.權(quán)利要求2的方法，還包括除去溶劑以形成衍生化納米金剛石顆粒和衍生化微米金剛石顆粒的基本上均勻混合物。5.權(quán)利要求I的方法，其中第一官能團(tuán)包含以下中的至少一種烷基、烯基、炔基、羧基、羥基、氨基、酰氨基、環(huán)氧基、酮基、烷氧基、醚官能團(tuán)、酯官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì)；低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。6.權(quán)利要求2的方法，其中第一官能團(tuán)或第二官能團(tuán)，或者它們二者包含以下中的至少一種燒基、稀基、塊基、竣基、輕基、氣基、酸氣基、環(huán)氧基、麗基、燒氧基、釀官能團(tuán)、酷官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì)；低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。7.權(quán)利要求I的方法，還包括將多個(gè)第三顆粒與所述衍生化納米金剛石顆粒、微米金剛石顆粒和溶劑合并以在溶劑中形成衍生化納米金剛石顆粒、微米金剛石顆粒和第三顆粒的基本上均勻懸浮體，所述第三顆粒包含不同于所述衍生化納米金剛石顆粒的納米顆粒、或不同于所述微米金剛石顆粒的多個(gè)微米顆粒、或它們的組合。8.權(quán)利要求7的方法，還包括在多個(gè)第三顆粒上設(shè)置第三官能團(tuán)以在將它們與衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒合并之前形成衍生化第三顆粒。9.權(quán)利要求2的方法，還包括將多個(gè)第三顆粒與所述衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和溶劑合并以在溶劑中形成衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和第三顆粒的基本上均勻懸浮體，所述第三顆粒包含不同于所述衍生化納米金剛石顆粒的納米顆粒、或不同于所述衍生化微米金剛石顆粒的多個(gè)微米顆粒、或它們的組合。10.權(quán)利要求9的方法，還包括在多個(gè)第三顆粒上設(shè)置第三官能團(tuán)以在將它們與衍生化納米金剛石顆粒和衍生化微米金剛石顆粒合并之前形成衍生化第三顆粒。11.權(quán)利要求10的方法，還包括除去溶劑以形成衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和衍生化第三顆粒的基本上均勻混合物。12.權(quán)利要求10的方法，其中第一官能團(tuán)、第二官能團(tuán)或第三官能團(tuán)，或者它們的任意組合包含以下中的至少一種燒基、稀基、塊基、竣基、輕基、氣基、酸氣基、環(huán)氧基、麗基、燒氧基、醚官能團(tuán)、酯官能團(tuán)或內(nèi)酯官能團(tuán)、或它們的組合；金屬；有機(jī)金屬物質(zhì);低聚物或聚合物；或離子基團(tuán)；或者它們的組合。13.權(quán)利要求7的方法,其中所述納米顆粒包含富勒烯、納米石墨、納米石墨烯、石墨烯氧化物、納米管、金剛烷、金剛烴、納米金剛石、聚倍半硅氧烷、納米粘土、金屬、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳酸鹽或金屬碳酸氫鹽、或者它們的組合。14.權(quán)利要求13的方法，其中所述納米顆粒包含單壁碳納米管、多壁碳納米管、納米石墨烯、納米金剛石、氮化硼、碳化硼、碳化硅、或它們的組合。15.權(quán)利要求7的方法，其中所述微米顆粒包含石墨、碳纖維、氮化硼、金剛石、碳化硅或碳化鎢、或它們的組合。16.權(quán)利要求2的方法，其中合并包括將衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和金屬溶劑-催化劑混合以形成衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和金屬溶劑-催化劑的基本上均勻懸浮體，通過(guò)除去溶劑形成多晶金剛石前體，以及在加熱和壓力條件下處理該多晶金剛石前體。17.權(quán)利要求16的方法，其中所述混合還包括將多個(gè)第三顆粒加入到衍生化納米金剛石顆粒、衍生化微米金剛石顆粒和金屬溶劑-催化劑中以形成基本上均勻懸浮體，所述第三顆粒包含不同于所述衍生化納米金剛石顆粒的納米顆粒、或不同于所述衍生化微米金剛石顆粒的多個(gè)微米顆粒、或它們的組合。18.權(quán)利要求16的方法，其中所述混合包括將衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石、和金屬溶劑-催化劑漿化以形成基本上均勻的懸浮體，該懸浮體與其中包括非衍生化納米金剛石和非衍生化微米金剛石代替衍生化納米金剛石和衍生化微米金剛石的懸浮體相比具有更大的均勻性。19.權(quán)利要求16的方法，其中加熱是在大于或等于約1，000°C的溫度，和大于或等于約5千兆帕(GPa)的壓力下進(jìn)行，并且處理進(jìn)行約I秒至約I小時(shí)。20.權(quán)利要求16的方法，其中所述金屬溶劑-催化劑包含Ni、Fe、Co、Cr、Ru、Os、Mn、V、它們的合金、或包含前述中至少一種的組合；碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、或包含前述中至少一種的組合；或包含前述金屬和碳酸鹽中至少一種的組合。21.一種通過(guò)權(quán)利要求16的方法制得的多晶金剛石，其中所述多晶金剛石是超硬磨料。22.—種包含權(quán)利要求21的多晶金剛石的制品。23.權(quán)利要求22的制品，其中所述制品是切削工具。24.一種制備制品的方法，所述方法包括通過(guò)將以下物質(zhì)組合來(lái)形成超硬磨料多晶金剛石復(fù)合體多個(gè)衍生化納米金剛石顆粒，平均粒徑大于所述衍生化納米金剛石顆粒的多個(gè)衍生化微米金剛石顆粒，和金屬溶劑-催化劑；將多晶金剛石與包含陶瓷的基材組合；以及通過(guò)浸析將部分金屬溶劑-催化劑從多晶金剛石復(fù)合體除去。25.權(quán)利要求24的方法，其中浸析包括在大于100°C的溫度下，將所述多晶金剛石復(fù)合體浸入選自鹽酸、氫氟酸、硝酸、和它們的組合的酸中。26.權(quán)利要求24的方法，其中所述制品是切削工具。27.一種形成多晶金剛石的方法，所述方法包括在熱和壓力下使均勻懸浮體進(jìn)行反應(yīng)，所述懸浮體包含作為組分的以下物質(zhì)多個(gè)衍生化納米金剛石顆粒；平均粒徑大于所述衍生化納米金剛石的多個(gè)衍生化微米金剛石顆粒，金屬催化劑，溶劑，和粘合劑，其中所述組分基本上均勻地分布在整個(gè)懸浮體中。全文摘要公開(kāi)了一種形成納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體的方法。該方法包括在多個(gè)納米金剛石顆粒上設(shè)置第一官能團(tuán)以形成衍生化納米金剛石顆粒，以及將所述衍生化納米金剛石顆粒與多個(gè)微米金剛石顆粒和溶劑合并以形成在該溶劑中衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒的基本上均勻懸浮體。還公開(kāi)了一種制備制品的方法。該方法包括通過(guò)將以下物質(zhì)組合來(lái)形成超硬磨料多晶金剛石復(fù)合體多個(gè)衍生化納米金剛石顆粒、平均粒徑大于所述衍生化納米金剛石顆粒的多個(gè)衍生化微米金剛石顆粒、和金屬溶劑-催化劑。該方法還包括將多晶金剛石與包含陶瓷的基材組合。該方法還包括通過(guò)浸析將部分金屬溶劑-催化劑從多晶金剛石復(fù)合體除去。文檔編號(hào)B23B27/20GK102906018SQ201180025124公開(kāi)日2013年1月30日申請(qǐng)日期2011年4月14日優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日發(fā)明者S·查克拉伯蒂,G·阿格拉瓦爾申請(qǐng)人:貝克休斯公司