成金刚石纳米颗粒100。金刚石纳米颗粒100可具有任何所选择的尺寸分布，其可以是单峰或多峰(双峰，三峰等)。金刚石纳米颗粒100可以具有从约Inm (纳米)至约150nm、从约Inm至约20nm、从约20nm至约50nm、从约50nm至约10nm或甚至从10nm至约150nm的平均直径。在一些实施方案中，金刚石纳米颗粒可具有从约2nm至约1nm的平均直径。例如，金刚石纳米颗粒100可具有从约4nm至5nm的平均直径。观察到这样的金刚石纳米颗粒100可以自组织成尺寸为从约20nm至约30nm的一次聚集体，其又可形成较大的弱结合的尺寸范围为从几百纳米到微米的二次聚集体。
[0028]可以采用氟使金刚石纳米颗粒100功能化。图2是说明功能化的金刚石纳米颗粒104的简化视图。所述功能化的金刚石纳米颗粒104包括在金刚石纳米颗粒100的至少一部分上方的氟涂层102。
[0029]如在2010 年 10 月 26 日授权的名称为 “Funct1nalizat1n of NanodiamondPowder Through Fluorinat1n and Subsequent Derivatizat1n React1ns，，的美国专利号7，820，130中描述的，可通过在升高的温度(例如从约50°C至约500°C )下使金刚石纳米颗粒100与氟气(F2)接触来形成氟涂层102。氟涂层102的氟原子可与金刚石纳米颗粒100的碳原子共价结合。氟涂层102可以是金刚石纳米颗粒100上方的单层。功能化的金刚石纳米颗粒104中氟的量可以是金刚石纳米颗粒100的平均直径的函数。例如，如果该氟涂层102具有给定的厚度(例如一个单层)，那么较小的功能化的金刚石纳米颗粒104将具有高于较大的功能化的金刚石纳米颗粒104的氟浓度。功能化金刚石纳米颗粒104可包括例如从约1%至约30重量％的氟，例如从约5%至约20重量％的氟。在一些实施方案中，功能化的金刚石纳米颗粒104可包括约15重量％的氟。
[0030]如图3所示，可以将功能化的金刚石纳米颗粒104与聚合物106组合以形成混合物108，使得在烧结时聚合物106促进晶间金刚石至金刚石结合的形成。该聚合物106可包括材料，例如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)，聚丙烯腈(PAN)，聚丁二烯(PBD)，聚丁烯(PB)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚碳硅烷(PCS)等等。可以选择该聚合物106不含氧。在随后的烧结过程中，氧可导致碳的氧化，从而弱化结合。可以选择该聚合物106包括主要C 一 H单键、双键或芳族键(例如如在PE、PP和PS中的)。该聚合物106还可以包括不倾向于干扰金刚石至金刚石结合的形成的其它元素，例如氮和硅。该聚合物106例如可以是热塑性聚合物或热固性聚合物。可以将该聚合物106作为液体(例如处于熔融状态，在热塑性塑料的情况下)或固体与功能化的金刚石纳米颗粒104混合。例如，可以将该聚合物106与功能化的金刚石纳米颗粒104在聚合物106是液体的温度下混合。随后可以将该聚合物106冷却和固化，例如以将混合物108形成为粘性固体。混合物108则可以是未烧结体，但是仍然可以保留形状。因此，可以将该混合物108挤出、压制、研磨、成形至模具等。在一些实施方案中，可以将混合物108研磨成粉末，并且然后可以将粉末挤压、压制、模制(例如注射成型)、喷雾干燥、旋涂、热或冷乳、带式饶注(tape cast)等。
[0031]在一些实施方案中，可以将该聚合物106作为固体添加到功能化的金刚石纳米颗粒104。例如，该聚合物106可以是粉末或粒状材料，并且可以与功能化的金刚石纳米颗粒104机械混合。在一些实施方案中，聚合物106和功能化的金刚石纳米颗粒104可为混合粉末。可将该混合物108加热以软化或液化聚合物106，并促进混合物108形成为所选择的形状。
[0032]该混合物108可以包括从约0.1重量％至约20重量％的聚合物106 (即从约80重量％至约99.9重量％的功能化的金刚石纳米颗粒104)。例如，该混合物108可以包括从约0.5重量％至约10重量％的聚合物106 (即从约90重量％至约99.5重量％的功能化的金刚石纳米颗粒104)，或约1.0重量％至约5.0重量％的聚合物106 (即从约95重量％至约99重量％的功能化的金刚石纳米颗粒104)。可以选择与功能化的金刚石纳米颗粒104混合的聚合物106的量具有的体积大约等于功能化的金刚石纳米颗粒104之间的间隙空间的体积，使得聚合物106大致填充所述间隙空间。例如，聚合物106的体积可为从约50%至约150%的间隙空间的体积，或从约90%至约110%的间隙空间的体积。
[0033]在一些实施方案中，混合物108可以包括从约0.1重量％至约50重量％的聚合物106。例如，该混合物108可以包括从约0.5重量％至约20重量％的聚合物106，或约1.0重量％至约10重量％的聚合物106。可以选择与功能化的金刚石纳米颗粒104混合的聚合物106的量具有的体积大约等于功能化的金刚石纳米颗粒104之间的间隙空间的体积，使得聚合物106大致填充所述间隙空间。例如，聚合物106的体积可为从约50%至约150%的间隙空间的体积，或从约90%至约110%的间隙空间的体积。
[0034]如图4所示，可以将混合物108形成为片材110，例如通过挤出或通过辊之间的压制(其在本领域中可称作乳制(roll milling))。例如，可如Vijaya K.Rangari等人，“Alignment of Carbon Nanotubes and Reinforcing Effects in Nylon-6PolymerComposite Fibers, ” 19Nanotechnology 245703 (Ι0Ρ Publishing, 2008) ” 中所述进行挤出。片材110可包括功能化的金刚石纳米颗粒104和聚合物106。片材110每个可以是生坯(未烧结)体，并且可以用于制作其它生坯体，例如通过在彼此上方层叠该片材110以形成片材110叠层。可以形成具有任何所选择的长度、宽度和厚度的片材110。例如，片材110可以具有的厚度为从约0.1mm至约10mm，例如从约0.5mm至约2mm。片材110可以具有相同的组成，或可具有不同的组成。例如，片材110可为如在2012年2月16日公开的名称为“Cutting Elements Including Nanoparticles in at Least One Port1n Thereof, EarthBoring Tools Including Such Cutting Elements, and Related Methods” 的美国专利申请公开号2012/0037431中所描述的。片材110可包括不同平均晶粒尺寸的功能化的金刚石纳米颗粒104，或者可以具有不同量的功能化的金刚石纳米颗粒104或聚合物106。
[0035]如图5所示，混合物108可以与相对较大的金刚石颗粒112 (例如金刚石“砂粒”)混合或散布，以形成第二混合物114。或者，可以在添加聚合物106之前将所述功能化的纳米金刚石颗粒104与较大的金刚石颗粒112混合。在一些实施方案中，功能化的金刚石纳米颗粒104、聚合物106和较大的金刚石颗粒112可以在单一操作中进行混合。因此，第二混合物114可以包括功能化的金刚石纳米颗粒104、聚合物106和较大的金刚石颗粒112。如上所述，也可以使较大的金刚石颗粒112功能化。
[0036]如图5所示，第二混合物114可包括散布的较大金刚石颗粒112，其形成金刚石材料的三维网络。较大的金刚石颗粒112可具有小于1mm、小于0.1mm、小于0.01mm、小于I μ m或甚至小于0.1 ym的平均颗粒尺度(例如平均直径)。也就是说，较大的金