Sztuczne diamenty: jak wyglądają, jak są pozyskiwane i gdzie są używane?

Diamenty wyróżniają się wyjątkową gęstością struktury, która sprawia, że ​​kamień wytrzymuje duże obciążenia i wysokie temperatury. Ta właściwość jest wykorzystywana w badaniach i rozwoju kosmosu, w produkcji urządzeń medycznych i zegarków precyzyjnych oraz w przemyśle nuklearnym. Po cięciu piękny minerał zamienia się w diament, który jest bardzo ceniony przez jubilerów. Nowoczesne technologie umożliwiają tworzenie go w sztucznych warunkach, obniżając cenę bez utraty jakości.

Do aktywnego wykorzystania na skalę przemysłową sztuczne diamenty są produkowane od 1993 roku. Ich jakość była tak wysoka, że ​​jubilerzy wymagali specjalnych testów w celu ustalenia autentyczności kamieni. Dla przeciętnego konsumenta różnica wcale nie była oczywista, dlatego wiele firm zaczęło wykorzystywać kryształy do ​​tworzenia luksusowej biżuterii.

W nowoczesnych laboratoriach uprawia się kilka rodzajów tego syntetycznego kamienia: cerusyty, fabulity, cyrkonie, ferroelektryki, moissanity. Rozważana jest najpiękniejsza i najczystsza kostka dwutlenku cyrkonu, która nazywana jest „cyrkonem sześciennym”. Znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu i stanowi uzupełnienie kolekcji domów mody Thomas Sabo i Pandora.

Kluczowe cechy diamentów hodowlanych:

• niski koszt w porównaniu z kamieniami naturalnymi (cena jest 10-15 razy niższa);
• łatwość cięcia;
• brak ukrytych wad wpływających na twardość (pęcherzyki powietrza, pęknięcia);
• pełna imitacja prawdziwego diamentu po cięciu.

Wśród miłośników pięknych kamieni podzielono również opinie na temat właściwości kamienia nienaturalnego. Niektórzy z nich uważają, że tylko prawdziwy diament jest w stanie odpędzić złe duchy, ochronić właściciela przed uszkodzeniem i złym okiem oraz pomóc mu w sprawach handlowych.

Sztuczne kamienie zostały opracowane w ostatnich latach przez znane marki Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops i LifeGem. Ten biznes w Stanach Zjednoczonych jest uważany za najbardziej dochodowy i obiecujący, ponieważ szkoda dla środowiska jest minimalna. Ponadto wiele eksperymentów geologicznych udowadnia, że ​​okres formowania się diamentów w przyrodzie minął. Dlatego zagospodarowanie nowych złóż wkrótce przejdzie do przeszłości.

Prawdziwe diamenty są popularne od wieków. Drogie diamenty zdobiły królewskie szaty i korony, były dziedziczone i wchodziły do ​​rezerw złota wielu krajów. Nawet dzisiaj minerały fasetowane są najlepszą inwestycją i co roku tylko zwiększają swoją wartość.

Pierwszy sztuczny diament uzyskali w 1950 roku szwedzcy naukowcy w laboratorium ASEA. Po badaniach ich doświadczenia zostały powtórzone przez amerykańską firmę General Electric w 1956 roku, ulepszając technologię. W ciągu kilkudziesięciu lat pojawiły się nowe metody i osiągnięcia, które umożliwiły zmianę odcienia, kształtu i rozmiaru syntetycznego minerału. W 1967 uzyskano patent na uprawę kamieni jubilerskich.

Historia ich produkcji w Związku Radzieckim zaczyna się od pierwszego kamienia, który został zsyntetyzowany w Instytucie Fizyki i Wysokiego Ciśnienia pod koniec lat 50. ubiegłego wieku. Ale aktywną pracę w tym kierunku prowadzi naukowiec OI Leipunsky, który w 1946 roku opublikował wiele prac naukowych i obliczeń.

Prawdziwy przełom nastąpił na początku lat 60. ubiegłego wieku, kiedy to młodzi naukowcy z Moskiewskiego Laboratorium Wysokiego Ciśnienia stworzyli specjalną prasę. Z jego pomocą można było rozpocząć produkcję na dużą skalę kamieni o dużej wytrzymałości: ilość sięgała tysiąca karatów dziennie. Wszystkie wyprodukowane diamenty przemysłowe były wykorzystywane na potrzeby przemysłu rakietowego i mechanicznego, były eksportowane, przynosząc miliardowe zyski.

W ostatnich latach prywatne domy jubilerskie i laboratoria naukowe opracowały w Rosji nowe technologie.

Sztuczne diamenty wyhodowane w laboratoriach wiodących firm chemicznych trudno odróżnić od prawdziwych kamieni pod względem przezroczystości i jasności. Ale wszystkie znane metody wymagają dużych inwestycji i są pracochłonne.

HPHT lub wysokie ciśnienie, wysoka temperatura to najbardziej powszechna technologia. Naukowcy umieścili prawdziwe kamienie o wielkości 0,5 mm na bazie syntetycznej cyrkonii. W specjalnej komorze, zgodnie z zasadą działania, przypominającą autoklaw, powstaje kombinacja temperatury co najmniej 1400 ° C i ciśnienia 55 000 atmosfer. Na naturalne podłoże nakładane są różne związki chemiczne i warstwy grafitu.

Po 10 dniach takiej ekspozycji powstają silne wiązania sigma, spoiny wokół podstawy formują się w twardy i przezroczysty kamień.

Ta technologia jest jedną z pierwszych w uprawie sztucznych minerałów. Jest szeroko stosowany, gdy konieczne jest stworzenie szczególnie mocnej i ostrej powłoki diamentowej, aby stworzyć wysokiej jakości diamenty. Wszystkie komponenty oraz podłoże diamentowe umieszczone są w specjalnych komorach, które wytwarzają próżnię. Po napełnieniu metanem rozpoczyna się ekspozycja na promienie mikrofalowe, dobrze znane z pracy kuchenki mikrofalowej. W wysokich temperaturach związki chemiczne węgla zaczynają się topić i łączyć z bazą.

Technologia CVD wytwarza wysokiej jakości diamenty, które nie są gorsze pod względem właściwości od prawdziwych. Na ich podstawie opracowywana jest technologia wymiany odpornych na zużycie płyt komputerowych, dielektryków i ultracienkich skalpeli w okulistyce.

Jednym z najnowszych osiągnięć jest metoda syntezy wybuchowej. Opiera się na połączeniu gwałtownego podgrzania mieszaniny chemicznej za pomocą wybuchu, a następnie zamrożenia powstałego minerału. Rezultatem jest naturalnie występujący syntetyczny diament wykonany z krystalicznego węgla. Jednak wysoki koszt skłania chemików do poszukiwania nowych możliwości syntezy masy kamiennej.

Wśród wszystkich diamentów kamienie syntetyczne zajmują tylko 10% rynku. Do wyrobu biżuterii damskiej używa się niedrogich kryształów cyrkonu. Znane domy mody ozdabiają nimi suknie wieczorowe, torebki i buty oraz wykorzystują je w ekskluzywnym wystroju.

Ponad 90% sztucznych diamentów jest wykorzystywanych w przemyśle. Główne kierunki:

• precyzyjne szlifierki, narzędzia do cięcia twardych materiałów;
• mikroelektronika i produkcja komputerów;
• przemysł obronny;
• robotyka;
• unikalne lasery do chirurgii oka;
• Inżynieria mechaniczna;
• nowe obrabiarki w metalurgii;
• rakietowa nauka.

Ostatnie postępy obejmują wykorzystanie syntetycznego diamentu do wytwarzania sztucznych soczewek. Operacje transplantacyjne wykazały, że przejrzystość i łatwość cięcia sprawia, że ​​implant jest idealny dla pacjenta.

Przemysł produkuje syntetyczny diament, który jest tak podobny do naturalnego kryształu, że do jego identyfikacji wymagane są liczne testy laboratoryjne. Przyjrzyjmy się najczęstszym różnicom.

• Wszystkie sztucznie wyhodowane diamenty mają specjalną pieczęć. Podaje nazwę firmy lub laboratorium, które wyprodukowało produkt.

• Lepiej jest używać do kontroli silnego mikroskopu niż szkła powiększającego. W warsztatach defekty są wykrywane za pomocą spektrografu i oświetlane promieniami ultrafioletowymi.

• Prawdziwe diamenty nie reagują na pola elektromagnetyczne. Możesz użyć tej właściwości jako metody testowej: syntetyczny kamień jest przyciągany przez silny magnes.

• Jeśli konieczne jest zidentyfikowanie diamentu w domu, umieszcza się go na grubym białym papierze. Dokładna inspekcja ujawnia strefy wzrostu, które powstają, gdy pod wysokim ciśnieniem tworzy się warstwa węgla.

• Kamienie naturalne powstają z najmniejszych pojedynczych kryształów, dzięki czemu mają jednorodną strukturę. Patrząc szczegółowo pod mikroskopem, nienaturalne produkty wydają się składać z wielu mikroskopijnych kryształów.

W zaledwie 10-15 sekund pozwalają odróżnić syntetyki od kamienia naturalnego z dokładnością 95-98%, dają maksimum informacji o jakości i strukturze kryształu.

Produkcja diamentów syntetycznych jest opisana w poniższym filmie.