Изкуствени диаманти: как изглеждат, как се получават и къде се използват?

Диамантите се открояват с уникалната си плътност на структурата, която позволява на камъка да издържа на тежки натоварвания и високи температури. Това свойство се използва в космическите изследвания и разработки, в производството на медицински изделия и прецизни часовници и в ядрената индустрия. След рязане красивият минерал се превръща в диамант, който е високо оценен от бижутерите. Съвременните технологии позволяват създаването му в изкуствени условия, намалявайки цената без загуба на качество.

За активно използване в индустриален мащаб, изкуствените диаманти се произвеждат от 1993 г. Качеството им било толкова високо, че бижутерите изисквали специални тестове, за да установят автентичността на камъните. За обикновения потребител разликата изобщо не беше очевидна, така че много компании започнаха да използват кристали за създаване на луксозни бижута.

В съвременните лаборатории се отглеждат няколко вида от този синтетичен камък: церусити, фабулити, кристали, фероелектрици, муасанити. Най-красивият и най-чист куб от циркониев диоксид, който се нарича "кубичен цирконий", се счита. Използва се в много области на индустрията и допълва колекциите на модните къщи Thomas Sabo и Pandora.

Основни характеристики на култивираните диаманти:

• ниска цена в сравнение с естествените камъни (цената е 10-15 пъти по-ниска);
• лекота на рязане;
• няма скрити дефекти, които влияят на твърдостта (въздушни мехурчета, пукнатини);
• пълна имитация на истински диамант след рязане.

Сред любителите на красивите камъни мненията също бяха разделени за свойствата на неестествен камък. Някои от тях вярват, че само истински диамант е в състояние да прогони злите духове, да предпази собственика си от щети и злото око и да му помогне в търговските дела.

Изкуствените камъни са разработени през последните години от добре познатите марки Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops и LifeGem. Този бизнес в Съединените щати се счита за най-печеливш и обещаващ, тъй като вредата за околната среда е минимална. Освен това много геоложки експерименти доказват, че периодът на образуване на диамантите в природата е приключил. Следователно разработването на нови находища скоро ще стане нещо от миналото.

Истинските диаманти са популярни от векове. Скъпите диаманти украсяваха кралските дрехи и корони, бяха наследени и влезли в златните резерви на съкровищницата на много страни. Дори и днес фасетираните минерали са най-добрата инвестиция и само нарастват стойността си всяка година.

Първият изкуствен диамант е получен през 1950 г. от шведски учени в лабораторията ASEA. След проучване техният опит е повторен от американската компания General Electric през 1956 г., подобрявайки технологията. В продължение на няколко десетилетия се появиха нови методи и разработки, които направиха възможно промяната на сянката, формата и размера на синтетичния минерал. През 1967 г. е получен патент за отглеждането на скъпоценни камъни.

Историята на тяхното производство в Съветския съюз започва с първия камък, който е синтезиран в Института по физика и високо налягане в края на 50-те години на миналия век. Но активна работа в тази посока се извършва от учения OI Leipunsky, който публикува много научни статии и изчисления още през 1946 г.

Истински пробив се случи в началото на 60-те години на миналия век, когато млади учени от Московската лаборатория за високо налягане създадоха специална преса. С негова помощ беше възможно да се установи мащабно производство на тежкотоварни камъни: обемът достигна хиляда карата на ден. Всички произведени индустриални диаманти са използвани за нуждите на ракетното и машиностроенето, изнасят се, носейки милиарди печалби.

През последните години в Русия бяха разработени нови технологии от частни бижутерски къщи и научни лаборатории.

Изкуствените диаманти, отглеждани в лабораториите на водещи химически компании, трудно се различават от истинските камъни по отношение на прозрачността и яркостта. Но всички известни методи изискват големи инвестиции и са трудоемки.

HPHT или високо налягане, висока температура е най-разпространената технология. В основата на синтетичния кубичен цирконий учените поставят истински камъни с размери 0,5 мм. В специална камера, според принципа на работа, напомняща на автоклав, се създава комбинация от температура най-малко 1400 ° C и налягане от 55 000 атмосфери. Върху естествената основа се нанасят различни химични съединения и графитни слоеве.

След 10 дни такова излагане се образуват силни сигма връзки, фугите около основата се оформят в твърд и прозрачен камък.

Тази технология е една от първите в отглеждането на изкуствени минерали. Широко се използва, когато е необходимо да се създаде особено силно и остро диамантено покритие, за създаване на висококачествени диаманти. Всички компоненти и диамантеният субстрат са поставени в специални камери, които създават вакуум. След напълване с метан започва излагане на микровълнови лъчи, добре познати от работата на микровълновата фурна. При високи температури химическите съединения на въглерода започват да се топят и да се свързват с основата.

CVD технологията произвежда висококачествени диаманти, които не отстъпват по свойства на истинските. На тяхна база се разработва технология за замяна на износоустойчиви компютърни платки, диелектрици и ултратънки скалпели в офталмологията.

Едно от най-новите разработки е методът на експлозивния синтез. Тя се основава на комбинация от рязко нагряване на химическа смес с помощта на експлозия и последващо замразяване на получения минерал. Резултатът е естествено срещащ се синтетичен диамант, направен от кристален въглерод. Но високата цена кара химиците да търсят нови възможности за синтез на каменна маса.

Сред всички диаманти синтетичните камъни заемат само 10% от пазара. За направата на дамски бижута се използват евтини кристали кубичен цирконий. Известни модни къщи украсяват вечерни рокли, чанти и обувки с тях и ги използват в изключителен декор.

Повече от 90% от изкуствените диаманти се използват в промишлеността. Основни направления:

• високоточни шлифовъчни машини, инструменти за рязане на твърди материали;
• микроелектроника и производство на компютри;
• отбранителна промишленост;
• роботика;
• уникални лазери за очна хирургия;
• машиностроене;
• нови машини в металургията;
• ракетна наука.

Последните постижения включват използването на синтетичен диамант за направата на изкуствена леща. Трансплантационните операции показват, че яснотата и лекотата на рязане правят импланта идеален за пациента.

Индустрията произвежда синтетичен диамант, който е толкова подобен на естествен кристал, че са необходими редица лабораторни тестове за идентифицирането му. Нека да разгледаме най-често срещаните разлики.

• Всички изкуствено отгледани диаманти имат специален печат. Той дава името на компанията или лабораторията, която е произвела продукта.

• По-добре е да използвате мощен микроскоп, а не лупа за проверка. В сервизите дефектите се откриват с помощта на спектрограф и се осветяват под ултравиолетови лъчи.

• Истинските диаманти не реагират на електромагнитни полета. Можете да използвате това свойство като тестов метод: синтетичен камък е привлечен от силен магнит.

• Ако е необходимо да се идентифицира диамант у дома, той се поставя върху плътна бяла хартия. Внимателна проверка разкрива зони на растеж, които възникват, когато слой въглерод се образува под високо налягане.

• Естествените камъни се създават от най-малките единични кристали, поради което имат хомогенна структура. Когато се разглеждат подробно под микроскоп, неестествените продукти изглеждат съставени от много микроскопични кристали.

Само за 10-15 секунди те позволяват да се разграничи синтетика от естествен камък с точност 95-98%, дават максимална информация за качеството и структурата на кристала.

Производството на синтетични диаманти е описано в следващото видео.