Як роблять штучні алмази: технологія виробництва
Відео: Штучні алмази
Прикраса з алмазами - це, звичайно, мрія кожної амбітної леді. Однак не дефіцит подібних ювелірних виробів став причиною, по якій багато вчених світу десятиліттями працювали в пошуках способу, як привести на світ штучний алмаз. Він життєво необхідний в багатьох галузях (оптика. Медицина, мікроелектроніка), причому метою створюваної технології було те, щоб штучні алмази не тільки не втратили властивостей натурального дорогоцінного каменю, а й перевершили його по досконалості кристалічної решітки.
На сьогоднішній день відомо як мінімум чотири способи, як створити штучний алмаз. Який з них найбільш прогресивний, важко сказати, тому як один дуже дорогий, недоліком іншого є брудний колір кристалів, третій має істотну відмінність від натурального за формою кристалів. Тому технологія виробництва вибирається залежно від того, на які цілі піде камінь. Кристалічна решітка природного алмазу є тетраедр, по міцності йому немає рівних, а в здатності заломлювати світло він значно перевершує скло: алмаз - 2,42, скло - 1,8.
Відео: Як Виростити АЛМАЗ. Дивись і Вчися ...
Якщо розглядати найнадійніший спосіб одержання синтетичних алмазів, то це буде шлях, найбільш наближений до природних умов. Однак він є і найдорожчим. Дорожнеча перш за все в самій установці - прес з високим тиском. У нього поміщається циліндр, а в нього вже спеціальна камера, виконана з карбіду танталу з кристалічним вуглецем (графіт). Саме так знаходиться алмаз в товщі землі. Циліндр забезпечений спеціальними отворами, через які подається вода під високим тиском і проникають холодоагенти.
В процесі багатоступеневої технології графіту належить стати алмазом. Спочатку під високим тиском подається потужним потоком вода, яка стискає графіт. Після цього він піддається заморожуванню до -12 градусів Цельсія. Процес стиснення не тільки не припиняється протягом усього технологічного процесу, а, навпаки, збільшується за рахунок заморозки з 2-3 тисяч атмосфер спочатку до 20 тисяч в кінці. Далі вступає на частки секунди електричний струм, і нарешті крижаний затвор розморожується і на світ з`являється штучний алмаз.
Отриманий алмаз в точності повторює природну кристалічну решітку тетраедра, але має трохи бруднуватим відтінком. Однак по міцності аналог набагато перевершує натуральний. Таким способом одержують камінь для технічних цілей. Інша технологія теж досить проста, коли алмази вирощуються в метані без доступу повітря. Без спеціальної апаратури тут не обійтися. Синтетичний алмаз в результаті має кубічну форму кристалів, абсолютно ідентичний по міцності, але чорного кольору.
Щоб його отримати, в спеціальну ємність апарату занурюють натуральний алмаз в мізерних кількостях, як приманку. Його розжарюють і поступово починають подачу вуглецю (0,2% щогодини). Технологія вибуху дає найчистіші алмази за кольором, міцності, і формі кристалічної решітки. Для їх отримання використовують все той же графіт, який попередньо розігрівається і в момент вибуху перетворюється в алмазну крихту. Саме в крихту, тому як при такому способі вихід кристалів дуже великий, але вони виходять дрібними.
Відео: Галілео. алмазні свердла
Такі ж дрібні штучні алмази отримують при низьких температурах. У цій технології використовують спеціальний метал-каталізатор, який і дозволяє істотно знизити тиск і температуру. Як правило, в камеру поміщають графіт, розчинник, залізо, кобальт, нікель. Алмаз шар за шаром "росте" в прошарку між розпеченим графітом і пластиною-каталізатором. Так отримують алмази для технічних цілей. Протягом кожного окремого циклу виростає до 50 гр.
Залежно від використовуваного каталізатора, алмази відрізняються за кольором. Так, домішка нікелю дає зелений відтінок, за допомогою берилію отримують блакитні алмази. Можна отримувати і інші кольори: білий прозорий і матовий, жовтий. Низькотемпературний спосіб надає синтетичним алмазів квадратну форму. Міцність виходить вище, ніж у природного алмазу. Якщо помістити в камеру крихту корунду разом з хромом, а в якості каталізатора використовувати чистий корунд, то на виході вдасться отримати ідеальний рубін.
Відео: Штучні діаманти ( "З чого це зроблено" )
Якщо додати до цього складу залізо і титан, то можна отримати сапфір. Температура знадобиться 600 градусів за Цельсієм, а тиск всього 1,5 тисячі атмосфер. Сучасні технології дозволяють, таким чином, створювати дорогоцінні камені, які за зовнішніми ознаками не зможе відрізнити від натуральних навіть професіонал-ювелір. Звичайно, якщо взяти в руки високоточні прилади, то домішки вдасться виявити. Але неозброєним оком це зробити не вдасться.
Створити всі вищезгадані технології дозволили знання про те, що по суті природний алмаз - це всього лише вуглець. Таким же чистим вуглецем є вугілля деревного походження і графіт. Тому останній найчастіше перетворюється в дорогоцінні алмазні кристали шляхом застосування одного із способів. Відомо, що вуглець може бути в твердому, газоподібному і рідкому стані. Вивчивши тимчасові характеристики цих станів і використавши тиск і зміни температури, тепер стало можливим отримувати штучні алмази.
