Konstgjorda diamanter: hur ser de ut, hur erhålls de och var används de?

Diamanter utmärker sig för sin unika strukturdensitet, vilket gör att stenen tål tunga belastningar och höga temperaturer. Denna egenskap används i rymdexperiment och utveckling, vid produktion av medicinsk utrustning och precisionsklockor och i kärnkraftsindustrin. Efter skärning förvandlas det vackra mineralet till en diamant, som är högt värderad av juvelerare. Modern teknik gör det möjligt att skapa det under konstgjorda förhållanden, vilket minskar priset utan att förlora kvalitet.

För aktiv användning i industriell skala har konstgjorda diamanter producerats sedan 1993. Deras kvalitet var så hög att juvelerare krävde speciella tester för att fastställa stenarnas äkthet. För den genomsnittliga konsumenten var skillnaden inte alls uppenbar, så många företag började använda kristaller för att skapa lyxiga smycken.

I moderna laboratorier odlas flera typer av denna syntetiska sten: cerussites, fabulites, rhinestones, ferroelektrik, moissanites. Den vackraste och renaste kuben av zirkoniumdioxid, som kallas "cubic zirconia", anses vara. Den används inom många industriområden och kompletterar kollektionerna hos modehusen Thomas Sabo och Pandora.

Viktiga egenskaper hos odlade diamanter:

• låg kostnad i jämförelse med natursten (priset är 10-15 gånger mindre);
• lätt att skära;
• inga dolda defekter som påverkar hårdheten (luftbubblor, sprickor);
• full imitation av en riktig diamant efter skärning.

Bland älskare av vackra stenar var åsikterna också delade om egenskaperna hos en onaturlig sten. Några av dem tror att endast en riktig diamant kan driva bort onda andar, skydda sin ägare från skada och det onda ögat och hjälpa honom i kommersiella angelägenheter.

Konstgjorda stenar har utvecklats de senaste åren av de välkända varumärkena Diamond Foundry, Helzbergs Diamond Shops och LifeGem. Denna verksamhet i USA anses vara den mest lönsamma och lovande, eftersom skadan på miljön är minimal. Dessutom bevisar många geologiska experiment att perioden för bildning av diamanter i naturen är över. Därför kommer utvecklingen av nya fyndigheter snart att bli ett minne blott.

Äkta diamanter har varit populära i århundraden. Dyra diamanter prydde kungliga kläder och kronor, ärvdes och fördes in i guldreserverna i statskassan i många länder. Än idag är facetterade mineraler den bästa investeringen och bara ökar i värde för varje år.

Den första konstgjorda diamanten erhölls 1950 av svenska forskare vid ASEA-laboratoriet. Efter forskning upprepades deras erfarenhet av det amerikanska företaget General Electric 1956, vilket förbättrade tekniken. Under loppet av flera decennier har nya metoder och utvecklingar dykt upp som gjort det möjligt att ändra nyans, form och storlek på ett syntetiskt mineral. 1967 erhölls ett patent för odling av smyckesstenar.

Historien om deras produktion i Sovjetunionen börjar med den första stenen, som syntetiserades vid Institutet för fysik och högtryck i slutet av 50-talet av förra seklet. Men aktivt arbete i denna riktning utförs av vetenskapsmannen OI Leipunsky, som publicerade många vetenskapliga artiklar och beräkningar redan 1946.

Ett verkligt genombrott hände i början av 60-talet av förra seklet, när unga forskare från Moskvas högtryckslaboratorium skapade en speciell press. Med hans hjälp var det möjligt att etablera en storskalig produktion av tunga stenar: volymen nådde tusen karat per dag. Alla industriella diamanter som producerades användes för behoven av raketer och maskinteknik, exporterades, vilket gav miljarder i vinster.

Under de senaste åren har ny teknik utvecklats i Ryssland av privata smyckeshus och vetenskapliga laboratorier.

Konstgjorda diamanter som odlas i laboratorier hos ledande kemiföretag är svåra att skilja från riktiga stenar när det gäller transparens och ljusstyrka. Men alla kända metoder kräver stora investeringar och är arbetskrävande.

HPHT eller High Pressure, High Temperature är den vanligaste tekniken. Forskare lägger riktiga stenar 0,5 mm i storlek i grunden av syntetisk cubic zirconia. I en speciell kammare, enligt funktionsprincipen, som påminner om en autoklav, skapas en kombination av en temperatur på minst 1400 ° C och ett tryck på 55 000 atmosfärer. Olika kemiska föreningar och grafitskikt appliceras på den naturliga basen.

Efter 10 dagar av sådan exponering bildas starka sigmabindningar, lederna runt basen formas till en hård och transparent sten.

Denna teknik är en av de första inom odling av konstgjorda mineraler. Det används ofta när det är nödvändigt att skapa en särskilt stark och skarp diamantbeläggning, för att skapa högkvalitativa diamanter. Alla komponenter och diamantsubstratet placeras i speciella kammare som skapar ett vakuum. Efter fyllning med metan börjar exponeringen för mikrovågsstrålar, välkänd från mikrovågsugnsarbetet. Vid höga temperaturer börjar kemiska föreningar av kol att smälta och kombineras med basen.

CVD-tekniken producerar diamanter av hög kvalitet som inte är sämre i egenskaper än riktiga. På grundval av dessa utvecklas en teknik för att ersätta slitstarka datorkort, dielektrikum och ultratunna skalpeller inom oftalmologi.

En av de senaste utvecklingarna är den explosiva syntesmetoden. Den är baserad på en kombination av skarp uppvärmning av en kemisk blandning med hjälp av en explosion och efterföljande frysning av det resulterande mineralet. Resultatet är en naturligt förekommande syntetisk diamant gjord av kristallint kol. Men den höga kostnaden får kemister att leta efter nya alternativ för syntes av stenmassa.

Bland alla diamanter upptar syntetiska stenar endast 10% av marknaden. Billiga cubic zirconia kristaller används för att göra kvinnors smycken. Kända modehus dekorerar aftonklänningar, handväskor och skor med dem och använder dem i exklusiv inredning.

Mer än 90% av konstgjorda diamanter används inom industrin. Huvudriktningar:

• högprecisionsslipmaskiner, verktyg för skärning av hårda material;
• mikroelektronik och datortillverkning;
• försvarsindustri;
• robotik;
• unika lasrar för ögonkirurgi;
• maskinteknik;
• nya verktygsmaskiner inom metallurgi;
• raketvetenskap.

De senaste framstegen inkluderar användningen av syntetisk diamant för att göra en konstgjord lins. Transplantationsoperationer har visat att klarheten och lättheten att skära gör implantatet idealiskt för patienten.

Industrin tillverkar syntetisk diamant, som är så lik en naturlig kristall att det krävs ett antal laboratorietester för att identifiera den. Låt oss ta en titt på de vanligaste skillnaderna.

• Alla konstgjorda diamanter har en speciell stämpel. Den anger namnet på företaget eller laboratoriet som producerade produkten.

• Det är bättre att använda ett kraftfullt mikroskop istället för ett förstoringsglas för inspektion. I verkstäder upptäcks defekter med hjälp av en spektrograf och belyses under ultravioletta strålar.

• Riktiga diamanter reagerar inte på elektromagnetiska fält. Du kan använda den här egenskapen som en testmetod: en syntetisk sten attraheras av en stark magnet.

• Om det är nödvändigt att identifiera en diamant hemma placeras den på tjockt vitt papper. En noggrann inspektion avslöjar tillväxtzoner som uppstår när ett lager av kol bildas under högt tryck.

• Naturstenar skapas av de minsta enkristallerna, därför har de en homogen struktur. När de ses i detalj under ett mikroskop verkar onaturliga produkter vara sammansatta av många mikroskopiska kristaller.

På bara 10-15 sekunder tillåter de att skilja syntetmaterial från natursten med en noggrannhet på 95-98%, ge maximal information om kristallens kvalitet och struktur.

Produktionen av syntetiska diamanter beskrivs i följande video.