Производство искусственных алмазов

Алмазы знакомы человечеству уже очень давно. Их чарующая красота не оставляла без внимания ни единого человека, и именно такая популярность послужила тому, что люди решили создать искусственные алмазы. Женщины всегда стремились иметь украшения из этого драгоценнейшего камня, впрочем, как и некоторые мужчины. Кроме как на ювелирных изделиях алмазы использовались еще во многих других аспектах. Алмазами пользовались в таких отраслях, как наука, техника и медицина. Для каждой из отраслей этот материал имел свою ценность. Ввиду того, что в природе этого высокопрочного материала было совсем не много, а его свойства были так нужны людям, и начинались попытки создать алмаз в домашних условиях.

Искусственные алмазы

Появление искусственного алмаза относят к тысяча девятьсот девяносто третьему году. Материал, который был получен учеными, отправился на экспертизу в Соединенные штаты Америки, что бы его изучили и дали свое заключение.

Камень, который люди сделали самостоятельно, получился самым твердым из всех камней, что сейчас существуют. Искусственный алмаз имел превосходный внешний вид, и во многом был даже лучше оригинала. Настоящие алмазы могут иметь трещинки, мутные участки на самом камне, тогда как его искусственная модификация кристально чиста. Полученный камень стал даже лучше своего оригинала.

Что касается свойств натурального камня, то они имеют благоприятное влияние на человека, он поможет при недобрых человеческих взглядах и мыслях, успокоит нервы самому носителю камня. Что касается искусственной вариации, то она также имеет положительное воздействие на человека, носящего камень, но его может быть немного меньше, ведь камень все же создан искусственно.

Ни смотря на то, что оба камня практически идентичны по внешним показателям, но вот их цена существенно отличается. Ввиду того, что синтетический алмаз легче обработать и придать ему нужную форму, то и усилий на это нужно меньше. Меньшее количество затраченных сил и ресурсов, более филигранная работа на выходе, все это обеспечивает достаточно высокую стоимость товара, но в разы ниже, чем стоимость природного камня.

Благодаря тому, что синтетические камни более прочные, именно их используют для резки и шлифовки разнообразных поверхностей. Многие детали, которые должны резать, пилить и прочее, в своем составе могут иметь алмазные насечки из искусственного камня. Даже в изготовлении микросхем часто пользуются искусственными алмазами, которые выполняют роль полупроводника.

Основной категорией, которая использует искусственно созданные алмазы, являются  ювелиры, которые делают огромное количество украшений с использованием небольших, и очень маленьких искусственных алмазов. Такие изделия невозможно было бы создать при выборе натурального сырья. Кроме ювелирной промышленности активно используют такие материалы при создании разного рода микросхем и чипов в компьютерном оборудовании. Не последнее место занимают и те организации, которые предлагают услуги бурения, ведь они тоже используют синтетические алмазы в своих работах.

Особо стоит сказать об использовании искусственного камня в медицине. Относительно недавно было придумано универсальное средство, использовать алмаз для того, что бы проводить через него лазерный луч. При помощи таких лучей сейчас делают большое количество разнообразных процедур, в том числе и операций. Использование лазерных технологий позволяет максимально точно выполнять все действия, и при этом добиваться максимального результата.

В связи с тем, что популярность использования искусственного алмаза столь высока, и объемы его производства резко увеличивается, На сегодняшний день каждый год производится примерно пять миллиардов карат этой продукции.

Исследования этого камня не прекращаются ни на мгновение, ученые стремятся выявить потенциал данного материала, и максимально эффективно его использовать, ведь по многим характеристикам он в разы превышает работоспособность, износоустойчивость, теплопроводимость и прочие характеристики существующих ныне материалов.

Производство

Настоящий алмаз имеет вид чистого углерода, у которого кристаллическая решетка определенной формы. Алмаз получается вследствие переходов углерода из жидкого состояния в твердое. Пытаясь создать искусственные камни, люди сперва изучили причины появления этих камней в природе, и на основе этого создали свои модели.

Способов, при помощи которых создают искусственные алмазы есть определенное количество, мы рассмотрим некоторые из них.

Первым из них стоит рассмотреть такой, который очень похож на создание алмаза в природе, а именно это происходит тогда, когда высокая температура сочетается с высоким давлением. Создают синтетические камни в специальных прессах, где уровень давления имеет высокую степень. В прессе имеется цилиндр, в котором есть отверстия, через которые циркулирует хладоагент и вода, которая идет с определенным давлением. В корпусе также есть камера, состав которой это карбид талант, и в нее кладут графитовую заготовку. Под влиянием всех необходимых процессов именно этот графит становится алмазом. Ток в камеру подается при помощи шин, сделанных из меди. Сам по себе алмаз формируется не сразу, для этого требуется некоторое количество этапов.

Когда цилиндр установлен в пресс, в него подают воду, после чего графит сжимается при помощи давления воды. Следующий этап предполагает подачу хладоагента, после чего вода замерзает до минус двенадцати градусов. Эта процедура также способствует процессам, при которых графит сжимается еще больше. На следующем этапе подается разряд тока длительностью в 0.3 секунды. Только после этого начинают размораживание люда, и вместо первоначального элемента, получают уже алмазы.

Такие камни отличаются грязным оттенком, а структура их пористая. Они имеют тетраэдрическую форму. Такие камни имеют плотность намного выше природных аналогов, а сфера использования их – это технические нужды человека.

Что касается второго способа получения синтетических камней, то он проще по технологии, но более сложный касаемо оборудования. Этот вариант заключается в том, что кристаллы алмаза наращиваются, находясь в среде метана. Для таких процедур нужно накалить кристаллы алмаза так, что бы их температура была более тысячи градусов и обдуть их при помощи метана. Давление во время этой процедуры не слишком большое, нужно оно для того, что бы в процесс не проникал атмосферный кислород. Нагревая кристалл, нужно не забывать, что при температуре в тысячу двести градусов он перейдет в состояние графита. Наращивание кристаллов осуществляется во время того, как алмаз раскален, и на него добавляют атомы углерода в кристаллическую решетку камня.

Такой способ ведет к получению кубически сложенных камней, которые в значительной мере отличаются от природного варианта. Цветовая гамма таких камней – черная, что в корне отлично от естественного алмаза. Твердость как полученного, так и натуральных камней, практически одинаковая. Готовый продукт является карбидом, но ввиду его прочности и материала из которого он изготовлен, называют его алмазом.

Следующим способом, при котором можно получить алмаз является вариант со взрывом. Этот вариант нужен для того, что бы получить алмазную пыль, которую используют для абразивов и заточного камня. Взорвать можно как обычно вещество, предусмотренное для таких манипуляций, так и взорвать проволоку при большом импульсе тока. Для того, что бы получить необходимую детонационную волну, нужно, что бы была мембрана, которая будет рваться со скоростью звука. Графит подогревается на поверхности и ждет прохождения волны детонатора, после чего из него остается лишь горстка кристалликов алмазов. Такие алмазы совершенно прозрачны, они совсем маленькие, по форме тетраэдрические, а по прочности практически такие же, как природные камни.

В том случае, если полученный материал снова подвергнуть той же процедуре, то получатся кристаллы с разным размером и весом, при этом цвет их будет не чистым и прозрачным, а мутным. Прочность после такой процедуры сильно страдает, кристаллы становятся хрупкими.

Следующим вариантом того, как можно получить искусственный алмаз является метод, при котором используется катализатор. При помощи катализатора удается сильно уменьшить температуру и силу давления. Искусственные кристаллы создаются между графитом, который раскалили и катализатором, где есть определенный слой, идеально подходящий для образования камней, он представлен в виде пленки металла. Наиболее подходящим катализатором для этого считается железо, а лишь после него идет никель, родий, палладий и платина. Кристаллы продолжают расти до того момента, пока пленочка катализатора соприкасается с графитом. Алмазы, которые получают таким вариантом, имеют маленькие размеры. Эти камешки получают при условии низкой температуры, что отличается от предыдущих вариантов.

Форма готовых алмазов квадратичная, цветовая гамма черная, а прочность либо такая же, как у настоящих алмазов, либо даже лучше них. Если же процедура проходит при условии высокой температуры, то результат совершенно иной, форма кристалла октаэдрическая, цветовая гамма может быть различной, это и желтые, синие, зеленые, белые, прозрачные и непрозрачные кристаллы. Они также имеют прочность, такую же, или превосходящую настоящие алмазы. Катализаторы имеют прямое влияние на то, какой будет цвет у готовой продукции. Если примешивать никель, то готовый камень будет иметь оттенки зеленого, если же использовать бериллий, то цвет станет синеватым.

Производство искусственных алмазов процесс весьма трудоемкий, но оно того стоит, ведь на выходе получается продукт, который можно использовать в самых разных сферах жизни человека, что на самом деле, бесценно.

Виды синтетических алмазов

Искусственные алмазы, производство которых может иметь разнообразный характер, по своей сути сводится к тому, что бы получить плотный камень, красивой или же заданной формы, для определенных нужд.

На современном этапе разновидностей таких алмазов существует определенное количество, это и фианиты, и муассаниты, также стразы, сегнетоэлектрики, рутилы, фабулиты, церусситы. Больше всего похож на настоящий алмаз – фианит или же цирконий. Фианиты весьма интересные камни, они также весьма прочные, хорошо преломляют свет, и кроме того, они с большой долей верности имитируют настоящие алмазы.

Фианит имеет очень широкое распространение в ювелирном деле, потому как изделия из него с первого взгляда не отличишь от тех, в которых стоит настоящий алмаз. По качеству, наиболее ярким представителем аналогов настоящих камней является муссанит. Физические показатели в точности повторяют показатели настоящего алмаза, внешние свойства муссанита даже в какой-то степени превосходят алмаз, но вот по твердости он значительно уступает оригиналу. Очень популярными являются стразы, которые сделаны из свинцового стекла. Эти камешки имеют потрясающий блеск, которых походит на настоящие камни.

Вариантов синтетических алмазов существует не мало, и каждый нашел свое применение. Хорошо, что человек сумел из природного материала создать аналоги, в чем-то даже превышающие оригинал.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *