金剛石是立方晶體結(jié)構(gòu)，每個碳原子都是以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構(gòu)成正四面體，因為所有的價電子都被限制在共價鍵區(qū)域，沒有自由電子，所以金剛石不導(dǎo)電。高熱傳導(dǎo)性與高導(dǎo)電性相關(guān)聯(lián)，不同于金屬依靠外圍電子進行傳熱，金剛石的熱導(dǎo)性能基本上來自碳原子振動（即聲子）的傳播。

　　聲子平均自由程由聲子間的相互碰撞和固體中缺陷對聲子的散射決定。金剛石中的雜質(zhì)元素、位錯和裂紋等晶體缺陷，殘留金屬催化劑及晶格位向等因素都會與聲子發(fā)生碰撞使其發(fā)生散射，從而限制了聲子的平均自由程，降低熱導(dǎo)率。

　　當物質(zhì)的成分越單純、結(jié)構(gòu)越簡單、雜質(zhì)較少時，聲子運動就越快，傳熱速率也就越快。這是由于第二組分和雜質(zhì)的引入會引起晶格扭曲、畸變和位錯，破壞晶體的完整性，增大聲子或電子的散射幾率。金剛石的組成只有單一元素碳，結(jié)構(gòu)也十分簡單，Ia、Ib、IIa及IIb 4種鉆石中，IIa純凈、雜質(zhì)少，因此擁有高的傳熱速率。

　　以前購買鉆石時，有人會用舌尖舔一下，如果感覺舌尖涼涼的，就是真鉆；如果暖暖的，就只是玻璃。這個過程其實就是用舌尖當作探針，在寶石上做一次熱導(dǎo)率的比較實驗。因為玻璃的熱導(dǎo)率很小，而真鉆的傳熱速率高達玻璃的千倍以上，因此感覺靈敏的舌尖的確很容易分辨兩者的差異。

　　除此之外，金剛石還具有高電阻率和高擊穿場強、低介電常數(shù)、低熱膨脹等特點，其在高功率光電器件散熱問題上具有明顯優(yōu)勢，這也表明了金剛石在散熱領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。