Производство промышленных и технических искусственных алмазов

Создание алмазов

Любые искусственные предметы, как правило, не совсем похожи на своих натуральных предшественников. Так, например, искусственные цветы мало напоминают настоящие. Если сравнивать искусственный алмаз (синтетический алмаз) с природным камнем, то это напоминает сравнение домашних и природных цветов. Их почти невозможно различить по внешнему виду даже специалисту.

Что такое алмаз?

Прежде всего, то, что мы видим в ювелирных магазинах в красивых и очень дорогих украшениях, это бриллианты. Бриллиант — это алмаз прошедший ювелирную обработку. С химической точки зрения представляет собой углерод с кубической формой строения кристаллов. До сих пор ученые не пришли к выводу о природе возникновения этого минерала. Основная версия: кристаллы формируются глубоко в земле (примерно 200 км) под большим давлением и огромной температуре. На поверхность земли их выбрасывает магма. Есть версия об этом кристалле, как о внеземном пришельце, прибывшем вместе с метеоритами. Возможно, он формируются на месте падения метеоритов. А возможно, что все версии имеют право на существование.

Алмаз  -очень редкий и красивый минерал. Особенно ценны большие экземпляры как наиболее редкие. Но ценят их не только за красоту. Камни имеют уникальные физические свойства:

  1. Наивысшая твердость среди минералов.
  2. Температура плавления до 4000оС.
  3. Теплопроводность наиболее высокая среди твердых тел.
  4. Диэлектрик.
  5. Уникальное преломление света. Под действием различных по происхождению лучей начинает светиться. Это свойство называется люминесценция.
  6. Не растворяется в кислоте.

Как сделать алмаз

Благодаря таким свойствам минерал широко используется в различных отраслях народного хозяйства: медицине, электронике, горном деле. Учитывая, что спрос всегда превышал предложение на этот редкий минерал, люди задумались о том, как овладеть таким навыком, как производство искусственных алмазов. Технические алмазы отличаются от ювелирных наличием дефектов, не дающих сделать качественную огранку и придать товарный вид. Кроме того, технические алмазы имеют более мелкие размеры. Они особенно популярны во всевозможных режущих инструментах. Кристалл отлично справляется с агрессивной средой. Со временем человечество научилось выращивать искусственные алмазы.

Алмазные фабрики

Долгие попытки получить искусственный алмаз или как его еще называют синтетический алмаз увенчались успехом в середине двадцатого века. Многие экономически развитые страны освоили выращивание алмазов. В современных лабораториях научились делать образцы почти неотличимые от настоящих. Эксперты не пришли к однозначному мнению, насколько похожи природный и синтетический алмаз. Говорят, что в составе искусственного содержатся примеси, но ведь в природных камнях тоже они имеются.

Вырастить технические алмазы непросто.

На сегодняшний день в России известно несколько способов.

Способ, приближенный к природному (HPHT-алмазы). Синтетический алмаз выращивается на взаимодействии температуры в 1400оС и давления в 55000 атм., то есть, как создаются природой. Для начала берут порошок графита, тщательно взвешивают, прессуют в небольшой пласт. На основу кладут мелкие затравочные кристаллы, размером примерно 0,5 мм. Когда все элементы будущего алмаза готовы, их размещают в специальной ячейке, способной выдержать колоссальное давление и температуру в следующем порядке: снизу основа с затравкой, далее металлический сплав (катализатор), источник углерода в виде прессованного графита.

Потом ростовая ячейка идет в специальное лабораторное оборудование. Далее начинаются химические процессы — металл плавится, графит растворяется в металле и оседает на затравочный алмаз, выстраивая новые кристаллические связи. Этот процесс, позволяющий вырастить искусственный алмаз, может продолжаться около 4-10 суток. Кроме того, может сделать синтетический алмаз крупного размера.

Отличить искусственный алмаз

Создание CVD-алмазов, что в переводе с английского означает химическое осаждение из пара. Такую технологию еще называют пленочной. Использование этого метода позволяет сделать такой запатентованный промышленный алмаз, как лезвие для микрохирургии. Здесь также берется подложка, усеивается алмазной затравкой и помещается в камеру оборудования.

Затем из камеры выкачивается воздух и создается высокий вакуум. Далее камера заполняется рабочими газами водорода и метана. Газы разогреваются СВЧ излучением до температуры 3000оС, углерод из метана осаждается вниз на основу, которая остается холодной. В таком методе высока вероятность вырастить синтетический алмаз более чистым, без примесей азота. И получение уникального промышленного оборудования с образованием слоев разного состава.

Способ взрывного синтеза дает возможность получить синтетический алмаз за счет детонации взрывчатых веществ с последующим быстрым охлаждением. В результате этого способа получается россыпь мелких кристаллов.

Сейчас развивается направление так называемого синтеза мемориальных алмазов. Не для кого ни секрет, что углерод содержится в телах людей и животных, в древесине. Выращивание алмазов подразумевает использование праха после кремации, с точки зрения этики, позволяющее увековечить память в камне. Из углерода создается графит, который, в свою очередь, является источником при формировании камня. Такая технология позволяет не только увековечить смерть, но и увековечить, к примеру, начало жизни, используя углерод из пуповины младенца.

Синтетический алмаз и его будущее

Синтетический алмаз стал символом времени, которое ученые называют эрой искусственных алмазов. Фантазия человечества обещает сделать широкий доступ к недорогим и очень красивым украшениям в ближайшем будущем. Но, возвращаясь к реальности, заметим, что синтез алмазов требует дорого и уникального оборудования. Московская лаборатория может вырастить до 1 килограмма алмазов в год. Очень мало, не правда ли? Методы обработки алмазов независимо от того, механические они или лазерные, тоже очень длительные и дорогие. Поэтому не стоит торопиться в магазины за украшениями и оборудованием. Придется подождать новых научных открытий, позволяющих выращивать синтетические алмазы быстро и в больших объемах.

Оцениваем!
0