ما هو الماس الاصطناعي. تكنولوجيا زراعة الحجر الاصطناعي

تحياتي يا أعزائي! الجميع يعرف العبارة الشهيرة "أفضل صديق للفتاة هو الماس". هذه ليست مجرد حلى ليوم واحد ، بل هي الاستثمار الأكثر دواما ، والذي يعتبر مجتمعة زخرفة عصرية. على حسابه في بعض الأحيان ، يكون ثروة ، والتي يتم توفيرها لفترة طويلة ، وانتظار هدية من معجب غني عشوائي أمرًا غبيًا تمامًا. ولكن هناك بديل رائع - الماس الاصطناعي ، الذي لا يختلف عن الماس الحقيقي في المظهر ، ولكنه أرخص عدة مرات.

اليوم سوف تتعلم ليس فقط أنواع وطرق الحصول على هذا الحجر في ظروف مصطنعة ، ولكن أيضًا حاول أن تجعله بنفسك في المنزل ... في الميكروويف!

يهتم الجميع بالاسم في عالم المجوهرات لحجر لم يتم إنشاؤه بواسطة الطبيعة ، ولكن بأيدي الإنسان. تقول "من الواضح أنها مزيفة" وأنت مخطئ. الحقيقة هي أنك بحاجة إلى التمييز بين إنتاج المنتجات المقلدة يدويًا وعملية عالية التقنية تكرر تدريجياً ظهور الأحجار الكريمة. لهذا الغرض ، يتم استخدام معدات باهظة الثمن ومواد خام عالية الجودة. نتيجة لذلك ، الماس المثالي ، الذي لا يستطيع حتى المتخصص المتمرس تمييزه عن الماس الطبيعي.

السمات المشتركة للماس الطبيعي والاصطناعي

كان لإنتاج هذه الأحجار تأثير مزدوج على صناعة الحجر. من ناحية ، حل "الأخ التوأم" للماس الحقيقي مشكلة النقص في الأحجار الطبيعية. من ناحية أخرى ، فإن البائعين المخادعين لديهم الفرصة لتمرير "مصطنع" للحصول على حجر حقيقي وكسب الكثير من المال عليه.

سوف نتعلم كيفية التمييز بين فن الطبيعة وإتقان صناعة الماس الحديثة بعد ذلك بقليل ، ولكن في الوقت الحالي ، حول السمات العامة للماس الاصطناعي والطبيعي.

إنها متطابقة تقريبًا في:

• الخصائص الفيزيائية ، التركيب الذري ، التركيب الكيميائي ؛
• الشفافية ودرجة التوصيل الحراري ونقاء الشبكة البلورية ؛
• المواد الخام الأولية للتصنيع (الكربون النقي المتبلور) ؛
• مظهر.

إذا تم تقديم خاتم به "brulik" وسيؤكدون لك أنه ليس أكثر من "ألماس ذهبي" ، فلن تشك أبدًا في الاحتيال. حتى الصائغ المتمرس ، تحت عدسة مكبرة ، لا يميز أحيانًا آثار منشأ اصطناعي للحصى ، خاصة إذا كانت بيضاء ، لأنه لا يمكن تمييز الماس الاصطناعي الشفاف بدون شوائب من ألوان أخرى عن الماس الطبيعي.

لوحة متعددة الأوجه من الماس الصناعي

يعتبر الماس الشفاف تمامًا أندر وأغلى الماس. على الرغم من أن الأحجار ذات الظلال مطلوبة أيضًا وتجذب العين بجمالها الساحر.

اليوم ، يتم إنتاج عدة أنواع من الماس الاصطناعي الملون في العالم:

• أزرق (من الباهت إلى لون السماء الغني ، والذي يتم الحصول عليه بإضافة البورون إلى التركيبة ؛ يصل إلى 1.25 قيراط) ؛
• الأصفر (من الليمون الفاتح إلى الأصفر الساطع الغني وحتى البرتقالي ؛ تتكون هذه اللوحة من النيتروجين ؛ يمكن أن يصل هذا الماس إلى 2 قيراط ويكون نموه أسهل بكثير من الأزرق) ؛
• الوردي والأحمر والأرجواني والأخضر (اعتمادًا على إضافة العديد من الشوائب أثناء المعالجة ، يمكنك الحصول على الماس من أكثر الظلال روعة).

القليل من التاريخ عن الماس الاصطناعي

تم تسجيل أول "مزيف" ، بدائل الماس الطبيعي ، في وقت مبكر من عام 1920.

اخترع تشارلز بارسونز النموذج الأولي للبلورة الاصطناعية الحالية. تم تنفيذه بشكل رائع لدرجة أنه انتهى به الأمر في قلادة سيبيلا شيبرد الشهيرة. أصبحت الزخرفة فيما بعد واحدة من بقايا الإمبراطورية البريطانية. ومن المثير للاهتمام ، أنه حتى الآن لم يتمكن أي شخص من تكرار ذلك الماس "المزيف" الأول ، على الرغم من أن المؤلف نفسه لم يكن سعيدًا جدًا بخلقه.

قبل الحرب العالمية الثانية ، غامرت شركتان أمريكيتان في الإنتاج الضخم للماس. في المختبر ، أجروا التجربة الأولى باستخدام الكربون. تعرضت مادة البداية للضغط ودرجات الحرارة المرتفعة. خمدت حماسة المخترعين خلال الحرب ، على الرغم من أن العديد من الباحثين على يقين من أن الماس كان ضروريًا على وجه التحديد للاحتياجات العسكرية ، ثم اختفت الحاجة إليه.

تشتهر بالألماس و QUINTUS ، وهو مشروع لرجال الأعمال السويديين. هو الذي يملك مجموعة ضخمة من الحجارة. تم استخدامها بشكل أساسي في الصناعة ، حيث لم تكن جميلة جدًا في صناعة المجوهرات ، حتى أنها وقحة ، ولم تصل إلى جماليات المجوهرات.

تم إنشاء أول ماسة ثمينة في طوكيو عام 1997. كان دخانيًا ، مع فائض ولون أصفر يميز الحجر الحقيقي. اليوم ، تسيطر اليابان على حوالي 8٪ من إنتاج الماس في العالم. تعتبر الولايات المتحدة والصين من "الوحوش" في مجال تصنيع الأحجار.

الآن هو إنتاج مبسط يسمح لعشاق المجوهرات بالتألق بالمجوهرات الأنيقة. يتم إدخال الحصى المزروعة في ظروف "الحاضنة" في المعلقات والخواتم وتزيين الملابس والأحذية بها. في الوقت نفسه ، فإن تكلفتها لا تصل إلى الميزانية كثيرًا.

لا يشترك أصحاب سلاسل المجوهرات الكبيرة في الحماس بشأن إغراق السوق الهائل بـ "المنتجات المقلدة". ومن المفترض أنهم سيخسرون أكثر من 15٪ من أرباح بيع الأحجار الطبيعية.

إذا كنت من الصعب إرضاءك وترغب في الحصول على الماس الحقيقي وعلى استعداد لدفع ثمن أصله الطبيعي ، فننصحك بمعرفة جميع بدائلها الاصطناعية "عن طريق البصر".

توائم الماس وكيفية التمييز بين الحجر "المزيف" والحجر الطبيعي

أحد أكثر الماسات المزيفة شيوعًا في عصرنا هو الزركونيا المكعبة. تم الحصول عليه لأول مرة في عام 1976 وهو ثاني أكسيد الزركونيوم. تلمع الزركونيا المكعبة تمامًا مثل الماس الحقيقي ، وتستخدم في كل مكان في صناعة المجوهرات الحديثة. عادةً ما يشير البائعون إلى اسم الحجر على بطاقة السعر ، ولكن يمكن للمتداولين عديمي الضمير اعتباره ثمينًا. كيف نميز مكعب زركونيا عن الماس الطبيعي؟ بسيط جدًا: تحتاج إلى وزن حجرين متطابقين (طبيعي وبديل). سوف يزن الجسم الحقيقي أكثر بسبب كثافته الأكبر ، في حين أن الزركونيا المكعبة ستكون أخف.

يُعتقد أنه يمكن أيضًا حساب هذا الأخير باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. عند التعرض لها ، تكتسب الزركونيا المكعبة صبغة خضراء صفراء.

المويسانتي هو أكثر تكلفة من الماس. يكاد يكون من المستحيل التمييز بينهما. الاسم العلمي للمويسانيت هو كربيد السيليكون ، والذي يتحول إلى جوهرة مشرقة رائعة مع المعدات الحديثة.

حصل مكتشف هذا الحجر ، هنري مويسان ، على جائزة نوبل. كان أول من عثر على شظايا نيزك في فوهة بركان ، والتي أصبحت فيما بعد مادة خام لإنتاج الماس.

كيف تتعرف على هذا "المزدوج" ولا تنخدع عند الشراء؟ الماس الطبيعي ، الغريب ، ليس مثاليًا في المظهر. سطحه خشن قليلاً ، على عكس الغلاف الأملس للمويسانيت. إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن تجد انعكاسًا أسود لشظايا الماس ، بينما لا توجد شوائب غريبة في الحجر الاصطناعي.

من بين بدائل الألماس الأخرى ، يتم استخدام الزركون والياقوت الأبيض والتوباز وعقيق الإيتريوم الألومنيوم اليوم.

حسنًا ، لا يسع المرء إلا أن يقول عن "الزجاج" أو أحجار الراين المعروفة. في السابق ، كانت مصنوعة من الكريستال الصخري الطبيعي ، والآن من الزجاج والبوليمرات البسيطة. في القرن الثامن عشر ، ابتكر جورج فريدريش ستراس فكرة وضع مسحوق معدني على الجانب السفلي من الكريستال ، والذي حقق تأثيرًا يشبه المرآة. لا تعتبر أحجار الراين الحقيقية اليوم بأي حال من الأحوال سيئة. ما هي المنتجات الشهيرة من سواروفسكي ، الذين يسعون جاهدين للحصول على كل الجمال المشهور في العالم في مجموعتهم!

لا تقلل من شأن جميع أنواع البدائل ، فهي لها قيمتها الخاصة في عالم المجوهرات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إنتاجهم هو عملية شاقة للغاية ، مما يسمح لك بالحصول على عينات رائعة في النهاية ، والتي ليست أدنى من الحصى الطبيعي في الصفات الجمالية.

الحرارة والغاز والضغط

دعونا نتعمق قليلاً في العملية التقنية نفسها ، ثم نتعرف على كيفية الحصول على الماس في المنزل. دعونا نتقن ، إذا جاز التعبير ، مهنة تقنيي المجوهرات من أجل فهم مدى صعوبة العمل الشاق.

اليوم ، هناك طريقتان لإنتاج الماس في المختبر.

1. يوضع مسحوق الماس في كبسولة خاصة تذوب تحت الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة. ثم تحدث عملية التبلور ، والتي تستغرق عدة أشهر. نتيجة لذلك ، يختلف الماس ذو الوجوه المكعبة عن الماس الحقيقي ليس فقط في الشكل ، ولكن أيضًا في عملية النمو ذاتها.
2. تتضمن الطريقة الثانية أيضًا وجود غرفة مملوءة بالغاز. عند التعرض لتدفقات الطاقة ، يتم تدمير جزيئات الغاز في الفراغ ، وتستقر ذرات الكربون داخل الكبسولة على شكل ألواح. في غرفة كبيرة بما فيه الكفاية ، يمكن زراعة عشرات الماس في غضون أسابيع قليلة. ستكون ذات طبقات ذات حواف سوداء خشنة. في بعض الأحيان يتم الحصول على الحجارة بهذه الطريقة بلون بني ، ولكن يتم تنظيف جميع الشوائب جيدًا أثناء عملية المعالجة الحرارية. ثم يبدأ الحرفيون في القص.

ازرع الماس في المنزل

كما ترون ، فإن العملية ممتعة للغاية ، حيث يكسب الحرفيون الجيدون مبالغ رائعة في صناعة الألماس. هل أنت مستعد لتجربة نفسك في هذه المهنة؟ ثم لنبدأ تجربتنا.

سنحتاج:

• الميكروويف؛
• 3 خيوط رصاص (جرافيت) ، بسمك حوالي 3 مم ؛
• خيط قطني 15 سم ؛
• 2 أكواب
• زيت الزيتون.

والآن الإجراء نفسه:

• قم بتقطير القليل من زيت الزيتون في صحن صغير ، ضع خيطًا حول محيطه حتى يمتص الفائض.
• الآن ارفع الخيط قليلاً واربطه في عقدة فضفاضة. سنقوم بتمرير قضيب الجرافيت فيه. يمكن وضعها على 2 عود أسنان بحيث يكون فوق سطح الزبدة مباشرة. يمكنك شد طرفي الخيط برفق ، وربط عقدة ضيقة. اترك الهيكل كله لمدة نصف ساعة.
• اغسل الميكروويف جيدًا وجففه ، يجب ألا يكون هناك بقايا طعام أو غبار.
• اقلب الكوب وضعه في الميكروويف. ضع العودين المتبقيين عليها ، وقم بتجهيز قضبان الزيت عليها. قمة مع الكوب الثاني. قم بتشغيل الفرن لأقصى درجة حرارة ووقت.
• في النهاية ، ستبقى القضبان غير الملوثة سليمة ، وستذوب المنطقة التي تم تشريبها وسيتشكل الماس في مكانه. لا يمكنك لمس الهيكل بيديك على الفور ، وإلا فإنك تخاطر بالتعرض للحرق.

يمكنك الإعجاب بإبداعك الخاص ، وحتى إذا كان هذا الخلق لا يشبه الجوهرة ، بل هو حرفة من مجموعة "الكيميائي الشاب" ، فقد تعلمت أساسيات "معالجة الأحجار" و "تعدين الماس".

كيفة تختار

في مجال شراء المجوهرات ، بالكاد يمكن تسمية كل واحد منا بالخبير ، لذلك من الأفضل أن تشتري المجوهرات من متاجر المجوهرات الموثوقة لسلاسل البيع بالتجزئة المعروفة.

موافق ، شراء الماس والزجاج المزيف ليس ممتعًا للغاية. يُعتقد أن كل الماس الحقيقي له علامة خاصة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تزن أكثر من تلك الاصطناعية ولها شبكة بلورية مختلفة. تكون المنتجات المقلدة في بعض الأحيان خالية من العيوب في المظهر ، وبدون شوائب وبسطح أملس تمامًا ، يمكنها أن تتفاعل مع المغناطيسات القوية ، لذلك فقط في حالة إجراء تجربة في المتجر مباشرةً قبل الشراء. إذا كنت تريد أن تكون متأكدًا بنسبة 100٪ ، خذ الحجر لفحصه إلى عالم الأحجار الكريمة ، متخصص الماس. سيكون بالتأكيد قادرًا على تحديد ما إذا كان المصطنع أمامك أم لا.

ومع ذلك ، فإن ارتداء الأحجار غير الطبيعية ليس مخجلًا على الإطلاق الآن ، خاصة إذا كانت ميزانيتك لا تسمح لك بشراء الماس الحقيقي الأنيق. سوف يلمع العقد أو الأقراط ذات الزركونيا المكعبة أو أحجار الراين بشكل أكثر إشراقًا من نظيراتها الطبيعية ، وستتكلف عدة مرات أقل من المنتجات ذات الألماس.

لذلك ، تعرفنا اليوم على ماهية بدائل الماس و "ما الذي تؤكل به" ، أو بالأحرى ، كيف نشأت ، وكيف يتم إنتاجها. لقد تعلمنا كيفية استخراج الماس من قلم رصاص بسيط بمفردنا ويمكننا أن نعتبر أنفسنا خبراء في هذا الموضوع.

فريق LyubiKamni

تكنولوجيا إنتاج الماس الصناعي

يرتبط تطوير البحث حول توليفة الأجهزة عالية الضغط اللازمة لتخليق الماس باسم رائد البحث في مجال الضغط العالي ، الأستاذ P.U. بريدجمان. سرعان ما أدرك بريدجمان أن الضغط العالي وحده لا يمكن أن يحول الجرافيت إلى الماس. وفقًا للنظرية ، يعد الماس شكلًا بلوريًا مستقرًا من الكربون بالفعل عند ضغوط تبلغ حوالي 20000 ضغط جوي ، ولكن عند ضغوط تبلغ 425000 ضغط جوي في درجة حرارة الغرفة و 70000 ضغط جوي عند درجة حرارة حمراء ، لم يحدث تحول الجرافيت إلى الماس. في الوقت نفسه ، يتصرف الماس عند الضغط الجوي العادي كطور مستقر تمامًا.

يمكن أن يتم تحويل الماس إلى جرافيت عن طريق تسخين يصل إلى حوالي 1500 درجة مئوية ، وهذا يشير إلى أن هناك حاجة إلى درجات حرارة من نفس الحجم للتحول العكسي عند الضغوط العالية. الرجل الذي كان محظوظًا بما يكفي ليكون أول من صنع الماس هو تريسي هول.

انضم هول إلى مختبرات جنرال إلكتريك في عام 1948 وأصبح منذ عام 1951 عضوًا في مجموعة بحثية صغيرة تتعامل مع "مشروع الضغط الزائد" حيث تم ترميز أعمال تصنيع الألماس. على الرغم من أن هول كان كيميائيًا ، إلا أنه أدرك أن العقبة الرئيسية أمام حل مشكلة تخليق الماس بنجاح هي الافتقار إلى معدات الضغط العالي ، وطور تصميمًا أوليًا للنظام ، أطلق عليه فيما بعد "الحزام النصفي". لم تكن سوى الخطوة الأولى نحو النجاح ، لكنه رسم الطريق إلى طريق جديد مشهور تصاميم "الحزام".

في 16 ديسمبر 1954 ، جاء النجاح الأول. كتب هول في وقت لاحق: "يداي كانتا ترتعشان ، قلبي ينبض بسرعة ، شعرت بضعف في ركبتي واضطررت إلى الجلوس. التقطت عيناي الضوء المتلألئ من عشرات الوجوه المثلثة الصغيرة من بلورات الاوكتاهدرا ... وأدركت ذلك أخيرًا ، صنع الإنسان الماس ". أجريت هذه التجربة على ضغط 70000 ضغط جوي ودرجة حرارة 1600 درجة مئوية باستخدام الجرافيت والتروليت (FeS). يلتصق الماس بقرص التنتالوم ، والذي يستخدم لتزويد التيار الكهربائي أثناء تسخين العينة.

بالإضافة إلى ذلك ، قلل التنتالوم FeS إلى حديد معدني ، لأن وجود الكبريت وحده لا يمكن أن يتسبب في تحول الجرافيت إلى الماس. يلعب المحفز دور المذيب الذي يذوب فيه الجرافيت أولاً ثم يتبلور في شكل الماس. بدون مذيب معدني ، يكون معدل تحويل الجرافيت إلى الماس بطيئًا جدًا ، حتى لو كانت درجة الحرارة والضغط كافيين.

جهاز تخليق الألماس الذي اقترحه هول كان يسمى "الحزام" (الحزام) لأن الجزء المركزي ، حيث يتم تصنيع الألماس ، كان مدعومًا بحلقة من كربيد التنجستن مع شريط فولاذي عالي القوة. تم تشغيل المكابس المخروطية بواسطة مكبس هيدروليكي كبير من الصلب المقوى. كان الماس الاصطناعي الناتج تقنيًا.

تتمثل الصعوبة الرئيسية في إنشاء أجهزة الضغط العالي ودرجة الحرارة في أن الفولاذ والمواد الإنشائية الأخرى تفقد قوتها بسرعة عند تسخينها. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تسخين الإزاحة الداخلية فقط والعزل الحراري المناسب لمنع التسخين المفرط للمكابس والحزام.

وفقًا لبراءة اختراع GE ، فإن الدفعة النموذجية في غرفة التفاعل هي مزيج من 5 أجزاء من الجرافيت وجزء واحد من الحديد وثلث المنغنيز وثلث خامس أكسيد الفاناديوم. يغلق هذا الخليط ويسخن إلى 1700 درجة مئوية عند 95000 ضغط جوي لمدة دقيقتين ، ثم يبرد إلى 1500 درجة مئوية خلال 8 دقائق. الآن ، غالبًا ما يتم استخدام خليط من النيكل والحديد كمذيب ، مما يجعل من الممكن تصنيع الماس في ظل ظروف أقل قسوة ، على سبيل المثال ، عند 50000 ضغط جوي و 1400 درجة مئوية. وقد ثبت أيضًا أن الجرافيت كمصدر للكربون يمكن استبدالها بمواد عضوية أخرى: خشب ، فحم ، قطران ، راتينج.

تم استبدال "حزام" جهاز الضغط العالي فيما بعد بشركة جنرال إلكتريك بتصميم رباعي السطوح طورته هول في نفس الوقت تقريبًا. كانت ميزته الرئيسية هي استخدام المطابع الرخيصة نسبيًا. في الإصدار الأول ، تم استخدام أربع مكابس تعمل بشكل مستقل ، مثبتة في إطار متماثل وتتقارب في الجزء المركزي من حجم العمل. ولتعديل أبسط ، لا يلزم سوى مكبس هيدروليكي واحد ، وتتولد القوى في الاتجاهات الثلاثة الأخرى عن طريق تفاعل المكابس مع السطح المخروطي لدعامة فولاذية قوية. في الفراغ رباعي السطوح الذي تشكله الأسطح الداخلية لهذه الحشوات ، يتم تركيب جزء مصنوع خصيصًا من البيروفيلايت مع فرن كهربائي ، وهو أنبوب من الجرافيت. يتم توفير التيار الكهربائي من خلال مكبسين متعاكسين أو من خلال مدخلات كهربائية خاصة. يتم وضع الجرافيت ومعدن المذيبات في الفرن.

بالتوازي مع أعمال شركة جنرال إلكتريك ، تم إجراء البحث في الماس الاصطناعي من قبل شركة General Swedish Electric Joint Stock Company ، المعروفة باسم ASEA. من المحتمل أن مجموعة ASEA لم تنشر تفاصيل تخليقها الناجح للماس في عام 1953 لأنهم كانوا يحاولون الحصول على مادة الأحجار الكريمة ولم يعلقوا أهمية كبيرة على الماس التقني الصغير جدًا. استخدمت تقنية ASEA ضغوطًا تتراوح من 80.000 إلى 90.000 ضغط جوي ودرجات حرارة تصل إلى 2760 درجة مئوية. وكانت أحجام الماس التي تنتجها الشركتان أقل بكثير من 1 مم. في تجارب ASEA ، تم تشكيل 20-50 بلورة بحجم 0.1-0.5 مم.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير طريقة للحصول على الماس الاصطناعي في عام 1960 من قبل معهد فيزياء الضغط العالي التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. أشرف على عمل أكاد. ل. فيريشاجين. في عام 1961 ، تم تطوير تقنية صناعية لتخليق الماس في معهد المواد الفائقة الصلابة التابع لأكاديمية العلوم في جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية. تتم العملية عند درجة حرارة 1800-2500 درجة مئوية وضغط يزيد عن 50-102 ميجا باسكال في وجود محفزات - الكروم أو النيكل أو الحديد أو المنغنيز أو البلاتين أو الكوبالت أو معادن أخرى. بعد ذلك ، وجد أن الماس يتشكل أثناء تبلور الكربون من المحلول في ذوبان المعدن المحفز.

يتم تركيب الماس في غرفة من نوع "العدس" بحجم عدة سنتيمترات مكعبة. يتم التسخين عن طريق الحث أو عن طريق النقل المباشر للتيار الكهربائي. عندما تقترب اللكمات من بعضها البعض ، يتقلص خليط تفاعل الجرافيت مع النيكل (وكذلك مع البيروفيلايت متعدد الطبقات). نتيجة لذلك ، تتم إعادة بلورة الشبكة البلورية السداسية من الجرافيت في الهيكل المكعب للماس. يعتمد حجم بلورات الماس على وقت التوليف: في وقت رد الفعل 3 دقائق. تتشكل بلورات تزن حوالي 10 مجم ، و 30 دقيقة - 70 مجم. تم الحصول على بلورات أكثر متانة يصل حجمها إلى 0.5-0.8 مم.

إنتاج الماس والمجوهرات الاصطناعية

نقدم رسمًا تخطيطيًا للجهاز المستخدم لتنمية بلورات الماس الكبيرة باستخدام نقل الكربون في محلول معدني.

لا ينبغي التفكير في أن إنتاج الماس الصناعي الصناعي بكميات ضخمة يبسط مهمة الحصول على الماس بهذا الحجم والجودة بحيث يمكن تصنيفها على أنها أحجار كريمة. العقبة الرئيسية أمام محاولات الحصول على بلورات كبيرة هي الحجم الصغير الذي يمكن فيه الحفاظ على ظروف الضغط ودرجة الحرارة القصوى. بالإضافة إلى ذلك ، يستغرق نمو بلورات كبيرة وقتًا طويلاً.

لم يتم تسجيل براءة اختراع طرق إنتاج الماس الأحجار الكريمة حتى عام 1967 ، عندما نجح روبرت وينتورف أخيرًا في زراعة بذور الماس. بلورة البذور ضرورية لمنع تبلور الجرافيت حتى عندما تتوافق ظروف التجربة مع منطقة تبلور الماس. إن أصعب مشكلة في زراعة بلورات الماس الكبيرة عالية الجودة هي الحاجة إلى الحفاظ على الظروف اللازمة في منطقة استقرارها.

في الطريقة المستخدمة من قبل Wentorf ، تم وضع بلورة البذور في الجزء البارد من المحلول عند درجة حرارة حوالي 1420 درجة مئوية ، وتم وضع بلورات صغيرة في الجزء السفلي عند درجة حرارة 1450 درجة مئوية. 55.000 إلى 60.000 جهاز صراف آلي. من الأفضل وضع بلورة البذور في القاع ، لأن بعض البلورات الصغيرة المتكونة خارج البذرة تطفو إلى المنطقة الساخنة وتذوب هناك ، بدلاً من النمو حول البذرة.

في بعض تجارب وينتورف ، تمت إعادة بلورة مادة تغذية الماس إلى جرافيت. ومع ذلك ، واجه الباحثون أيضًا مشكلة أكبر: يجب أن ينخفض ​​الحد الأقصى للمعدل الذي يمكن أن تنمو به البلورات بشكل مطرد مع زيادة حجم البلورات. لقد ثبت أنه بالنسبة للبلورة التي يبلغ قطرها 1 مم ، فإن أعلى معدل نمو مستقر هو 0.2 مم / ساعة. عندما يصل حجم البلورة إلى 5 مم ، يمكن أن يحدث نمو مستقر بمعدل 0.04 مم / ساعة ، ويستغرق نمو بلورة بهذا الحجم عدة أيام.

تصبح المشكلة أكثر خطورة إذا حاولت زراعة ماس صناعي أكبر. يبلغ قطر الماس الاصطناعي الكبير حاليًا 6 مم ويزن قيراطًا واحدًا (0.2 جم). نظرًا لأن معدلات النمو المنخفضة أكثر ملاءمة لتنمية البلورات الكبيرة ، فإن الحفاظ على درجات الحرارة المرتفعة والضغوط لفترة طويلة أمر مكلف ، فإن الماس الصناعي الكبير يكون أكثر تكلفة أو يمكن مقارنته بسعر البلورات الطبيعية ذات الأحجام المماثلة. تُظهر الصورة أعلاه ماسة اصطناعية 1 قيراط نماها روبرت وينتورف والجرافيت المستخدم كمواد أولية.

يتم تلوين الماس عن طريق إدخال عناصر شوائب مختلفة في البلورات. يضفي النيتروجين لونًا أخضر ومن المحتمل أن يكون مسؤولاً عن اللون الأصفر للحجارة إذا كان موجودًا بتركيزات منخفضة. إدخال البورون يعطي الماس اللون الأزرق. الأحجار الطبيعية الزرقاء النادرة ، ولا سيما ماسة الأمل الشهيرة ، تدين أيضًا بلونها لوجود هذا العنصر. دراسة خواص الماس الملون مفيدة في فهم بعض الماسات وكيف تتشكل في الطبيعة.

التحويل المباشر للجرافيت إلى الماس

يتطلب التحويل المباشر للجرافيت إلى الماس ظروفًا أكثر قسوة مقارنة بتقنية معدن المذيبات. هذا يرجع إلى الاستقرار الكبير للجرافيت ، بسبب الروابط القوية جدًا لذراته. نُشرت نتائج التجارب الأولى على التحول المباشر لألماس الجرافيت ، التي أجراها P. De Carly و J. Jameson من شركة Allied Chemical Corporation ، في عام 1961.

لتوليد الضغط ، تم استخدام مادة شديدة الانفجار ، وبمساعدة ما يقرب من جزء من المليون من الثانية (واحد ميكرو ثانية) ، تم الحفاظ على درجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية وضغط حوالي 300000 ضغط جوي. في ظل هذه الظروف ، تم العثور على كمية معينة من الماس في عينة الجرافيت بعد التجربة على شكل جزيئات صغيرة جدًا. حجم البلورات الناتجة (100 أ \ u003d 10 نانومتر ، أو مائة ألف من المليمتر). يمكن مقارنتها بما يسمى "كاربونادو" الموجود في النيازك ، والذي يفسر تكوينه بارتفاع درجة الحرارة التي تحدث عندما يمر نيزك عبر طبقات كثيفة من الغلاف الجوي ، وطاقة الاصطدام القوية التي تحدث عندما يضرب نيزك سطح الأرض.

في عام 1963 ، نجح فرانسيس بوندي من شركة جنرال إلكتريك في تحويل الجرافيت المباشر إلى ألماس عند ضغط ثابت يتجاوز 130 ألف ضغط جوي. تم الحصول على هذه الضغوط في مصنع "حزام" معدل مع سطح خارجي أكبر من المكابس وحجم عمل أصغر. لإنشاء مثل هذه الضغوط ، كان من الضروري زيادة قوة أجزاء الطاقة في التثبيت. تضمنت التجارب التسخين بالشرارة لقضيب الجرافيت إلى درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية ، وتم إجراء التسخين بواسطة نبضات التيار الكهربائي ، وتم الحفاظ على درجة الحرارة اللازمة لتكوين الماس لعدة أجزاء من الثانية (أجزاء من الألف من الثانية) ، وهي أطول بكثير من في تجارب دي كارلي وجاميسون. كانت أحجام الجسيمات المشكلة حديثًا أكبر بمرتين إلى خمس مرات من تلك التي تم الحصول عليها عن طريق ضغط الصدمة.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، في معهد المواد الفائقة الصلابة التابع لأكاديمية العلوم في جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير تقنية مماثلة للحصول على الماس الاصطناعي. مع انفجار موجه ، هناك زيادة فورية في الضغط تصل إلى 200-102 ميجا باسكال ودرجة حرارة تصل إلى 2000 درجة مئوية ويتكون الماس الصناعي الصغير (حتى 10-30 ميكرون) في الجرافيت.

في عام 1963 ، حصل V.J. Eversol (الولايات المتحدة الأمريكية) على براءة اختراع لطريقة لزراعة الماس من طور غاز مفرط التشبع بالكربون (ميثان أو أسيتيلين أو هيدروكربونات أخرى) عند ضغط أقل من 10-102 ميجا باسكال. تعمل الطاقة السطحية الزائدة المتكونة في واجهة الجرافيت الهوائية على تعزيز تكوين نوى الماس. تم تطوير طريقة مماثلة بشكل مستقل في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية من قبل B. V. Deryagin و D.V Fedoseev. عند الضغط تحت الغلاف الجوي ، نجحوا في الحصول على شعيرات من الماس الاصطناعي من المرحلة الغازية على بذور الماس. معدل نمو البلورات منخفض جدًا - حوالي 0.1 ميكرومتر / ساعة.

تم جذب انتباه هؤلاء العلماء من خلال مقترحات الحصول على الماس في ظل الظروف التي يكون فيها الجرافيت مستقرًا ، والماس غير مستقر (تعني قابلية ثبات الماس أنه يمكن أن يظل دون تغيير إلى أجل غير مسمى في ظل هذه الظروف دون التحول العكسي إلى الجرافيت). لتحويل الجرافيت إلى ألماس ، يجب تحفيز ذرات الكربون إلى حالة طاقة عالية. يتم تحقيق ذلك عادة عن طريق تطبيق درجات حرارة وضغوط عالية. تعتمد فكرة بديلة على حقيقة أنه إذا كان من الممكن الحصول على ذرات كربون ذات مستوى طاقة مرتفع ، فعند الانتقال إلى الحالة الصلبة ، يكون تشكيل الماس النقيلي أكثر احتمالًا من الجرافيت المستقر. يتم تسهيل ذلك من خلال استخدام بلورات بذرة الماس ، والتي تساعد ذرات الكربون على ترتيب نفسها بترتيب يتوافق مع بنية الماس ، وليس بنية الجرافيت. ربما ترتبط الطريقة الواعدة بتحليل الغازات المحتوية على الكربون عند ضغوط منخفضة بدرجة كافية. تغلف بلورات الماس الصغيرة ، يتحلل الغاز ، وتتراكم ذرات الكربون على سطح بلورات البذور.

تتميز تجارب Eversol بالشروط التالية: درجة الحرارة في حدود 600-1600 درجة مئوية ، الضغط الكلي للغاز - جو واحد ، تركيز غاز الميثان في خليط الغاز من 0.015 إلى 7٪. كان قطر البذور 0.1 ميكرومتر فقط (عشرة آلاف من المليمتر) ، مما وفر مساحة كبيرة لترسب الماس. بالإضافة إلى الماس ، تشكلت تراكمات الجرافيت في الطور الغازي ، والتي ترسبت مع الماس على سطح بلورات البذور. إذا لم يتم إيقاف العملية من وقت لآخر لإزالة الجرافيت ، فإن تركيزه يزداد بشكل كبير بحيث يمنع ترسب المزيد من الماس. لهذا الغرض ، تم استخلاص الماس بشكل دوري ، ووضعه في وعاء عالي الضغط (من 50 إلى 200 ضغط جوي) مع الهيدروجين وتكلس عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية ، يتفاعل الهيدروجين مع الجرافيت بشكل أسرع بكثير من الماس ، لذلك ينظف هذا الإجراء سطح بلورات البذور للنمو اللاحق للماس.

توصلت مجموعة Deryagin إلى استنتاج مفاده أنه من الأكثر ربحية أكسدة تكوينات الجرافيت الجديدة بالأكسجين الجوي عند الضغط الجوي. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أن عملية تخليق وإزالة الجرافيت تتم في نفس المفاعل المملوء بالهواء أثناء مرحلة الأكسدة في العملية. تتميز الظروف النموذجية المستخدمة في زراعة الماس بهذه الطريقة بدرجة حرارة 1020 درجة مئوية وضغط غاز الميثان 0.07 ملم زئبق. فن.

تبلغ أعلى معدلات النمو حوالي 0.1 ميكرون في الساعة ، مما يضمن تكوين قيراط واحد من الماس في الساعة في الحجم الكلي للمفاعل. يساهم اهتزاز البذور في زيادة سطح التلامس للبلورات مع الميثان ويؤدي إلى تحسين خصائص الطبقة التي يتم زراعتها. يتم تحقيق سرعات أعلى من خلال تشعيع سطح الماس بضوء مصباح زينون عالي الجهد مملوء بالغاز. يعمل المصباح في وضع نابض ، مما يعزز النمو السريع للماس ويمنع إلى حد كبير تنوي بلورات الجرافيت. تم الإبلاغ عن معدلات النمو في ظل هذه الظروف لتصل إلى عدة ميكرومتر في الساعة. في بعض الأحيان ، عند استخدام هذه الطريقة ، تبدأ "شعيرات" الماس في النمو - خيوط رفيعة تبرز من أماكن مختلفة على سطح بلورة البذور. أسباب هذا الشكل الغريب من النمو ليست واضحة بعد.

تم تطوير طريقة Eversol في الولايات المتحدة بشكل أساسي بواسطة J. Angus ومعاونيه في جامعة ولاية أوهايو. ظروف النمو التي يستخدمونها: درجة الحرارة 1000 درجة مئوية ، ضغط الميثان (مخلوط بالهيدروجين) 0.2 ملم زئبق. فن. - قريبة من ظروف التجارب التي أجرتها مجموعة Deryagin. عادةً ما يكون اكتساب الوزن 6٪ في 20 ساعة ، وهو ما يتوافق مع معدل نمو خطي قدره 0.001 ميكرومتر / يوم فقط. لوحظت معدلات أعلى في الفترة الأولية للعملية ، والتي ربما تكون بسبب الضغوط الناجمة عن الاختلافات الصغيرة في المسافات بين ذرات الكربون في الفيلم وبلورة الركيزة. من الممكن أن تكون معدلات النمو المرتفعة للغاية التي أبلغ عنها العلماء السوفييت هي أيضًا سمة فقط للمرحلة الأولى من العملية.

في عام 1970 ، طورت شركة جنرال إلكتريك طريقة للحصول على بلورات اصطناعية كبيرة من الماس بجودة الأحجار الكريمة على البذور على شكل ألواح. ومع ذلك ، فإن تكلفة زراعة هذا الماس أعلى بكثير من تكلفة استخراج الماس الطبيعي.

يستخدم الماس الصناعي على نطاق واسع في إنتاج أدوات جلخ الألماس ، والقضبان ، وعجلات الطحن والقطع ، ومعاجين الطحن ، وقواطع الزجاج ، والقواطع ، ومثقاب الحفر ، والأزاميل ، وما إلى ذلك حاليًا ، يتم تغطية أكثر من 80٪ من الطلب على الماس التقني من خلال منها الاصطناعية. في الوقت الحالي ، تواصل العشرات من المختبرات في مختلف البلدان البحث عن طريقة أكثر عقلانية وفعالية لزراعة الماس للاحتياجات الفنية ولأغراض المجوهرات.

صقل الماس عن طريق التشعيع

ستكون قصة الماس الاصطناعي غير مكتملة بدون معلومات حول استخدام الإشعاع النووي لإنتاج بلورات ملونة. يرجع تطور طريقة المعالجة هذه إلى الندرة الشديدة للماس الملون ، ومع ذلك فإن الألماس الملون عالي الجودة أغلى بنسبة 25٪ من صنفه عديم اللون.

اكتشف العالم الإنجليزي السير ويليام كروكس أن الإشعاع المشع من الراديوم يحول الماس عديم اللون إلى صنف أخضر. في وقت لاحق وجد أن هذا التغير اللوني يحدث نتيجة قصف البلورة بجزيئات ألفا ، ولكنه يلتقط فقط الطبقة الخارجية من الماس بسبب ضعف قدرة اختراق جسيمات ألفا في المادة الصلبة. تم نسيان طريقة معالجة الماس عن طريق التشعيع حتى جولة جديدة من التطور في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين في الفيزياء النووية.

قصفت الديوترونات بلورات الماس. ظل الماس شديد النشاط الإشعاعي لعدة ساعات ، ولكن مرة أخرى كانت الطبقة الخارجية فقط ملطخة. وجد أن القصف الإلكتروني عالي الطاقة ينتج عنه تلون أزرق أو أخضر شاحب للماس ، ولكن مرة أخرى تم تلوين طبقة رقيقة فقط. لكن النيوترونات ، التي تتمتع بقوة اختراق أعلى ، يمكنها تغيير لون الحجر بأكمله. بعد التشعيع بها ، يتحول الماس إلى اللون الأخضر ، لكن التسخين في غاز خامل عند 900 درجة مئوية يتغير لونه أولاً إلى البني ثم إلى الأصفر الذهبي. الماس الأصفر الذهبي المشع أكثر جاذبية من الماس الأخضر أو ​​البني ويحظى بشعبية كبيرة في الولايات المتحدة.

في بعض الحالات ، يكون رد فعل الماس للإشعاع أكثر تنوعًا ، ويمكن الحصول على بلورات من الألوان الزرقاء والحمراء والبنفسجية. يرجع هذا الاختلاف في اللون إلى الشوائب الموجودة في الماس. معظم الماس ، ما يسمى بالماس من النوع الأول ، يحتوي على النيتروجين كشوائب ، يتم إدخاله في البلورة ، ويفترض أنه في مرحلة وسيطة بين تكوين الماس في باطن الأرض والوقت الذي يدخل فيه المناطق القريبة من السطح. في معظم الماس ، يتم توزيع النيتروجين في شكل أنحف صفائح ، ولكن في واحد من بين الألف ، يتم توزيعه بالتساوي في جميع أنحاء حجم البلورة. يُطلق على النوع الأخير من البلورات اسم Ib ، بينما يُصنف النوع الأكثر شيوعًا على أنه النوع Ia.

يجمع النوع الثاني الأقل شيوعًا بين الماس النقي مع عدم وجود محتوى نيتروجين تقريبًا. يضم أكبر الحجارة. يتم تصنيف الماس الأكثر شيوعًا من هذا النوع على أنه النوع IIa ، ويتم تصنيف الماس النادر جدًا الذي يحتوي على تركيزات صغيرة من شوائب الألومنيوم على أنه النوع IIb. من بين الماس من النوعين I6 و II6 ، توجد بلورات من اللون الأحمر والأرجواني ، ونتيجة لذلك فهي أغلى من الماس العادي.

يقدم الجدول أدناه معلومات عن لون الماس المشعع للبيع. بشكل عام ، من المنطقي تشعيع البلورات الكبيرة فقط ، لأن الزيادة في سعر الماس الصغير لا تبرر تكلفة معالجتها.

منذ أن أصبحت معالجة الماس لتغيير لونه منتشرة على نطاق واسع في عصرنا ، نشأت مشكلة جديدة. حتى أن بعض الماس المشع الخاضع للرقابة يمكن أن يظل مشعًا لفترة طويلة بسبب وجود شوائب من النظائر المشعة طويلة العمر. ما مدى خطورة هذه المشكلة غير واضح تماما. ولكن إذا كان هناك بعض الخطر على مالك الحجر المشع ، فيجب أن يكون على دراية بنتائج التحكم في النشاط الإشعاعي المتبقي والطريقة الخطيرة لتكرير المعدن. على أي حال ، فإن تكرير الأحجار غير المنضبط في بلدان ثالثة يجعل هذه الأحجار خطيرة ، حيث لا يُعرف بالضبط ما تم تشعيع الحجر به وما هي عواقب هذا التشعيع. يجب أن يكون لدى المشتري الخيار في رفض عملية الشراء التي يحتمل أن تكون خطرة بوعي.

التناظرية من الماس الحقيقي الثمين هو الماس الاصطناعي. من المعروف منذ فترة طويلة أن لعبة الأوجه الماسية لها خصائص سحرية وساحرة. ولكن نظرًا لأن الماس الطبيعي هو أغلى الأحجار ، فلا يمكن للكثيرين شراء المجوهرات الماسية. بفضل نظائرها ، يمكن لكل من النساء والرجال الاستمتاع بجمال وبريق المجوهرات المصنوعة من الأحجار الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الماس ليس فقط في صناعة المجوهرات ، ولكن أيضًا في العديد من مجالات الحياة البشرية: العلوم والتكنولوجيا والطب. ليس من المربح استخدام الماس عالي الجودة والثمين في الصناعة. لهذا الغرض ، يتم استخدام الأحجار المعيبة ، والتي لا تمثل قيمة مجوهرات خاصة ، أو الماس المزروع صناعياً. اسم "الماس" في الترجمة من اللغة الهندية القديمة يعني "غير قابل للكسر". نسخة أخرى تقول: يأتي الاسم من الكلمة اليونانية "adamas" ، والتي تعني "لا يقاوم".

ملامح الماس الاصطناعي

في عام 1993 ، ولأول مرة ، بدأت الأحجار الاصطناعية في الظهور في سوق الماس العالمي كعينات تجريبية. تم إرسال بعضهم لإجراء الأبحاث إلى المختبر ذي السمعة الطيبة التابع لمعهد الأحجار الكريمة الأمريكي ، حيث خلص العلماء إلى أن الفرق بين الماس الاصطناعي والأحجار الطبيعية كبير جدًا ، ولكن لن يتمكن كل صائغ أو مستهلك عادي من تحديد وتمييز الحجر الحقيقي من مزيف. الخاصية المميزة الرئيسية للماس الاصطناعي المركب هي النقاء والصلابة. الماس الاصطناعي هو أصعب حجر في العالم. يمكن أن يكون للماس الطبيعي أخطاء وعيوب (شقوق أو تعكر أو شوائب) ، والتي لا يمكن قولها عن الأحجار الاصطناعية.

كما تعلم ، الماس الحقيقي له خصائص سحرية ، ويساعد على حماية الشخص من الآراء والأفكار "السيئة" ، ويوازن الجهاز العصبي. يؤكد خبراء التنجيم أن الماس الاصطناعي يشع أيضًا طاقة إيجابية ، مما يساعد الشخص في اللحظات الصعبة على اتخاذ القرار الصحيح أو اتخاذ القرار الصحيح. بغض النظر عن علامة البروج ، يمكن ارتداء الماس الطبيعي أو المزروع صناعياً على الجسم أو ببساطة الاحتفاظ به في المنزل في صندوق مجوهرات. إن مجموعة المجوهرات المصنوعة من الأحجار الاصطناعية اليوم كبيرة جدًا ، ومن المستحيل تمامًا تمييز الأحجار عن المجوهرات الحقيقية للوهلة الأولى.

طرق زراعة الماس الصناعي

تُزرع العينات الاصطناعية في المختبرات في ظل ظروف خاصة باستخدام معدات عالية الدقة وعالية التقنية. لكن هذه العملية لا تتطلب آلاف السنين ، فيما يتعلق بتكوين الأحجار الطبيعية. الألوان والأحجام أحرار في الاختيار. إحدى الطرق المستخدمة في زراعة الماس الصناعي هي التدرج الحراري باستخدام أنابيب خاصة. تحتوي على المكونات التالية:

• مسحوق الجرافيت؛
• سبائك معدنية خاصة (تعمل كمواد محفزة) ؛
• بذور الأحجار الاصطناعية المستقبلية.

الكبسولة تحت ضغط (حوالي 3000 طن) لمدة 10 أيام. يبدأ النمو في المكان الذي يوجد فيه أعلى ضغط. بسبب ارتفاع درجة الحرارة الداخلية (حوالي 1500 درجة مئوية) ، يذوب المعدن ويذيب مسحوق الجرافيت في حد ذاته. الفرق بين درجات الحرارة يخلق ضغطًا معينًا ، مما يساهم في حركة الكتلة الناتجة إلى "النواة" ، حيث تترسب.

هناك تقنية أخرى لزراعة الحجارة المختبرية تسمى CVD (ترسيب الغاز). تتكون هذه التقنية من بذر صفيحة خاصة (ركيزة) مع "بذور" الماس. يتم وضع هذه اللوحة في مكان مخصص يتم ضخه مسبقًا إلى فراغ عالي. ثم تمتلئ الغرفة بأفران الميكروويف والغازات. تصل البلازما في وقت نمو الماس إلى درجة حرارة معينة (حوالي 3100 درجة مئوية).

تحت تأثير درجة الحرارة ، تتحلل الغازات إلى بلازما ، وتتراكم جزيئات الكربون التي يتم امتصاصها من الميثان على شكل ماس صناعي على اللوحة.

تحتوي البلورات على روابط متكافئة ، مما يفسر قوتها وصلابتها. للزراعة الاصطناعية ، يتم استخدام الجرافيت والسخام وفحم السكر والعديد من المواد الغنية بالكربون.

الماس المزروع له عدة أسماء ، ولكن يشار إليها عمومًا على أنها اصطناعية أو اصطناعية ، على الرغم من أن الأدبيات العلمية تتضمن أيضًا أسماء مثل:

• الماس HPHT
• الماس CVD.

يفضل العلماء تسميتها "أحجار المختبر" أو "الماس المزروع في المختبر".

كيف يختلف الماس الصناعي عن الأحجار الطبيعية؟

مظهر الماس الاصطناعي ليس أدنى من الأحجار الكريمة الطبيعية ، ولكن إذا كنت تفكر في تكلفتها ، فهي أقل بكثير. تتناسب الأحجار الاصطناعية بشكل أفضل مع عملية القطع ، لذلك حتى أصغر البلورات يمكن أن تفتخر بقطع لا تشوبه شائبة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الأحجار الاصطناعية الصغيرة أقوى بكثير من الأحجار الطبيعية ، لذلك لا يمكنك العثور على ماسات صغيرة الحجم حقيقية على أرفف متاجر المجوهرات: عملية استخراجها من الخام شاقة للغاية. بمساعدة الأحجار الصغيرة الاصطناعية ، يصنع الجواهريون مجوهرات غير ضخمة وجميلة للغاية مع تطريز ماسي ، مما يزيد بشكل كبير من رغبات المستهلكين.

نطاق الماس الاصطناعي

نظرًا لصلابتها ، تستخدم الأحجار الاصطناعية المزروعة على نطاق واسع لقطع وطحن الأسطح المختلفة. اليوم ، تحتوي جميع المناشير ، والمثاقب ، والمواد الكاشطة ، وأدوات الطحن والقطع تقريبًا على أجزاء بقطع الماس الاصطناعي. تستخدم الأحجار المزروعة صناعياً على نطاق واسع كأشباه موصلات في إنتاج الدوائر الدقيقة. تختلف أسواق تجارة الماس عن أسواق المجوهرات لأن الأحجار المختبرية ، بالإضافة إلى الصلابة ، لها موصلية حرارية ممتازة ، وهي أعلى بعدة مرات من تلك الموجودة في مادة مثل النحاس.

المستهلكون الرئيسيون للأحجار الاصطناعية هم الجواهريون ومصنعو الرقائق لأجهزة الكمبيوتر والمنظمات التي تقدم خدمات الحفر.

اليوم ، أصبحت مساحيق الألماس شائعة جدًا في تلميع أسطح الأحجار الكريمة ، وترصيعات الذهب والفضة ، ورقائق السيليكون.

تكمن أكبر قيمة للأحجار المختبرية التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة CVD في استخدامها في مجالات التكنولوجيا الفائقة للنشاط البشري. تستخدم الأحجار الاصطناعية (الاصطناعية) في تصنيع أقوى أشعة الليزر (التي تستخدم حاليًا في الطب لعلاج الأمراض الفتاكة) ، وإنشاء أجهزة محمولة.

توجد أكبر إمكانات الأحجار الاصطناعية في مجال تكنولوجيا الكمبيوتر. تعتبر الأجزاء التي تحتوي عليها أكثر متانة ، ويمكن أن تعمل بشكل مستمر في درجات حرارة عالية للغاية ، وهذا ليس هو الحال ، على سبيل المثال ، مع رقائق الكمبيوتر المصنوعة من السيليكون. يمكن للماس الاصطناعي أن يتحمل درجات الحرارة العالية ، مما يضمن إنتاجيته ، لأن عمر الخدمة ، وتكرار تشغيل المعدات ، والسرعة تعتمد عليه. يبلغ عدد الماس الصناعي المنتج سنويًا ما يقرب من 5 مليارات قيراط.

يجري العلماء بحثًا مستمرًا ، أدى بالفعل إلى استنتاج مفاده أن الماس الاصطناعي سيُستخدم للحصول على صور تحت الماء ، وصور في مجال الطب ، وكواشف في مصادم الهادرونات الكبير ، وفي الأبحاث النووية.

بالإضافة إلى كل ما سبق ، يتم استخدام الماس الاصطناعي على نطاق واسع في المجوهرات ، مما يسمح للعديد من النساء بالاستمتاع بالأحجار المزيفة ، ولكن لا يختلف عمليًا عن الأحجار الطبيعية.

الماس الاصطناعي ليس مزيفًا من الماس الطبيعي المعالج. هذا منتج صناعي له هيكل وخصائص الحجر الطبيعي.

خصائص الماس المركب

لا يمكن زراعة الماس النهائي ، لأن هذا هو اسم منتج معالجة الماس ، طبيعي أو تم الحصول عليه في عملية التوليف. المعدن والنظير المختبري لهما مظهر لا يوصف ، وفقط بعد القطع يصبحان ماسًا.

يصعب تمييز الماس المزروع صناعياً عن الماس الطبيعي. هناك أحجار من هذه النوعية يصعب التعرف عليها حتى في مختبر الأحجار الكريمة. وسعرها يتناسب مع الخامات الطبيعية.

لماذا لا يمكن تسمية البلورات المزروعة صناعياً بالماس المزيف؟ ولأنها مصنوعة باستخدام تقنيات تم إنشاؤها خصيصًا ، بحيث لا تكون متشابهة فحسب ، بل لتكرار خصائص معدن طبيعي. يكتسب الماس الاصطناعي الصفات المماثلة التالية للماس:

• صلابة؛
• يلمع؛
• معامل الانكسار مثل الماء.
• نفس الجاذبية النوعية
• الموصلية الحرارية العالية.

إذن كيف يمكنك التمييز بين قطع الماس الطبيعي والماس المزروع صناعياً؟ للتمايز ، يتم الاهتمام بالخصائص التالية للأحجار التي تم الحصول عليها أثناء العملية التكنولوجية:

1. الاستجابة لمجال مغناطيسي قوي.
2. تحت المجهر ، حتى عند التكبير بمقدار 20 ضعفًا ، من الصعب العثور على عيب في الحجر.
3. التركيب الحبيبي للبلورة ، والذي يظهر عند تكبير العينة 80 مرة.
4. صبغة صفراء يتركها النيتروجين وراءها.
5. لا شوائب معدنية.
6. سيظهر التحليل الطيفي وجود المعادن المحفزة (إن وجدت).

لكن مقياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء أو الليزر فقط يعطي نتيجة دقيقة. في سوق المجوهرات ، تم استبدال نصف الماس الطبيعي المقطوع بالماس المزروع. عادة ما يصل حجم هذه الأحجار إلى 1 قيراط. من غير المربح تصنيع كميات أكبر: مثل هذا الإنتاج شاق ومكلف ، على الرغم من أن الماس الأزرق الداكن الاصطناعي الذي يزن 10.07 قيراط قد تم زراعته في روسيا باستخدام تقنيات جديدة.

تقنيات انتاج الماس

لتنمية الماس من الكسور المجهرية ، يتم استخدام طريقتين:

1. طريقة الضغط الحراري. يتم وضع مسحوق الماس في حجرة الضغط التي تتعرض للضغط العالي والهواء الساخن. في هذه الحالة ، يتم استخدام الأغشية المعدنية كمحفزات. مدة الدورة 7-10 أيام.

1. طريقة CDV. توضع بذرة الماس في غرفة مفرغة تحتوي على غاز الميثان. يدمر القوس الكهربائي جزيئات الغاز ، وتستقر ذرات الكربون على مادة المصدر وتتبلور. تنمو الأحجار في 4-5 أيام.

الماس المركب والطبيعي له نفس المكون - الكربون. يستغرق تكوين المعدن الطبيعي فقط وقتًا طويلاً (من غير المعروف كيف يتشكل) ، ويتم زراعته في المختبر في غضون أيام قليلة ، مما يجعل من الممكن تلبية الطلب ليس فقط في سوق المجوهرات ، ولكن أيضًا للصناعية.

عملية الإنتاج لا تنتهي عند هذا الحد. العينات الناتجة لها سطح أسود خشن. ولكن يتم إزالتها عن طريق الطحن ، وبعد قطع الحجر البريق.

لأول مرة ، تم تصنيع الماس في النصف الثاني من القرن الماضي. كانت المعدات الخاصة بها باهظة الثمن لدرجة أن التعدين كان أرخص. أدى التطوير الإضافي للصناعة إلى جعل تكلفة البلورات الاصطناعية أقل بعشر مرات.

اصطناعي ومزيف

الماس الاصطناعي ذو قيمة عالية ، ونادرًا ما يقدمه المحتالون بدلاً من الماس الحقيقي. هناك أحجار ، بسبب تألقها اللامع ، تسمى عادة بدائل الماس:

1. الزركونيا - أقل شأنا من المويسانتي ، تصبح غائمة على مر السنين ، من أصل اصطناعي.

1. الزركون أحجار مركبة وليست ثمينة.

الياقوت عديم اللون ، الروتيل ، الخرافي ، الإيتريوم ، الغاليوم ، بلورات سواروفسكي ، بوليمرات الأكريليك لها تألق لامع. يطلق عليهم اسم مزيف أو مزيف لأن لديهم بنية وخصائص مختلفة. أكثر الكريستال شبهاً بالماس هو المويسانتي المعدني الطبيعي. يتم الحفاظ على قوة عالية وتألق وتألق لسنوات عديدة.

الأحجار المزروعة لها 3 ألوان أساسية: الأصفر والأزرق وعديم اللون. هذه الألوان لا تغير تشبعها بمرور الوقت. من الأسهل أن تنمو الأحجار الصفراء ، لذا فهي أكبر (حتى 2 قيراط). هناك بلورات برتقالية. يتم إعطاء هذا اللون بواسطة شوائب النيتروجين عندما يدخل الشبكة البلورية. من الصعب زراعة الماس الأزرق (شوائب البورون تعطي اللون). حجمها لا يتجاوز 1.25 قيراط.

يصعب نمو الماس عديم اللون ، لأنه لا يمكن السماح للشوائب التي تعطي اللون بالدخول. هذه البلورات أقل توفرًا ، ولا يزيد وزنها عن 1 قيراط. لصنع الماس من ألوان أخرى (وردي ، أحمر ، أخضر) ، يتم إجراء معالجة خاصة بعد الزراعة. يشار إلى لون الكريستال برقم. الرقم عديم اللون رقم 1. لكن هذه أحجار نادرة وتسمى بألماس الماء النقي.

إنتاج الماس الصناعي مطلوب. بالإضافة إلى صناعة المجوهرات ، يتم استخدامها في الطب ، والبناء ، والإلكترونيات ، وتكنولوجيا النانو. الماس المستنبت هو أحجار عالية النقاء وله مظهر لا تشوبه شائبة ويشبه إلى حد بعيد الأحجار الطبيعية.

تحب جميع النساء على هذا الكوكب الماس ، لكن لا يستطيع الجميع تحمل مثل هذه الرفاهية. تتيح التقنيات الحديثة إمكانية صنع الماس الاصطناعي ، وهو أرخص بعدة مرات من الأحجار الطبيعية.

الماس ضروري ليس فقط للجمال.

يتم استخدامه في القطاع الصناعي والملاحة الفضائية والطب وصناعة الأزياء.

كيف ظهر الماس الاصطناعي

عرف الحجر الطبيعي للبشرية منذ عشرات القرون. كان عشاق التألق المذهل على استعداد لدفع مبلغ دائري مقابل الماس. أتى محبو الخداع بكل أنواع الحيل لكسب المال. الكريستال الصخري ، زركونيا مكعب ، مويسانيتي أعطيت للماس. خلق الحجر الاصطناعي مسكون بالبشرية ، و في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ العلماء في دراسة تكوين الحجر وهيكله.

نظرًا لخصائصها الفريدة ، فإن الجوهرة لها سعر مرتفع في سوق المجوهرات. الصلابة والتوصيل الحراري العالي والتشتت القوي والشفافية الضوئية ومقاومة التآكل - لا يتم تقدير هذه الخصائص من قبل صائغي المجوهرات فحسب ، بل وأيضًا من قبل المتخصصين في مختلف مجالات العلوم ، من الصناعة إلى الطب.

حتى تتمكن جميع مجالات الحياة من استخدام الماس في صناعتهم ، بدأ الناس في معرفة كيفية زراعة الماس.

يُطلق على الماس الاصطناعي اسم اصطناعي ، أي تم إنشاؤه في المختبر.

في عام 1950 ، صنع العلماء السويديون جوهرة لأول مرةوبعد بضع سنوات أصبح من الممكن شراء حجر من أصل صناعي من السوق لصنع المجوهرات. في الآونة الأخيرة ، يتم تمثيل سوق المجوهرات الحديثة بالكامل تقريبًا بالمجوهرات ذات الأحجار الاصطناعية.

من غير المحتمل أن يكون الشخص العادي قادرًا على التمييز بين الجواهر المزيفة والحقيقية ، لذلك يستفيد العديد من الشركات المصنعة من نقص المعرفة بين الناس.

عملية النمو

ما هو اسم الماس المزروع صناعياً - يعرف أي شخص مهتم بتكنولوجيا إنتاجه. يوجد حاليا عدة تقنيات لتصنيع المجوهرات الاصطناعية.

الأكثر دواما ، ولكن في نفس الوقت تكنولوجيا الإنتاج باهظة الثمن - من الكربون البلوري. يتم وضع الكربون في مكبس خاص ، حيث تخلق المضخات ضغطًا عاليًا بمساعدة الماء ، وبالتالي معالجة المواد.

علاوة على ذلك ، تقوم مادة خاصة مثل مادة التبريد بتجميد الماء ، وبالتالي زيادة الضغط بمقدار 10 مرات. في المرحلة التالية ، يتم توفير شحنة تيار قوية للغرفة ، وتحت تأثير الماء والكهرباء ، يتم تحويل الحجر. عن طريق إزالة الجليد من الغرفة ، يمكنك الحصول على منتج اصطناعي نهائي.

يسمح لك الانفجار بمساعدة الميثان بتكوين كتلة حجرية - وهذا ما يسميه الخبراء بالماس الاصطناعي. هذه التكنولوجيا أقل تكلفة من الزراعة من الكربون.

يمكن استخدام الميثان بطريقتين. عند استخدام الأول ، سيصبح الماس صغيرًا ، ولكن بنسبة عالية من المنتج النهائي. تسمح لك الطريقة الثانية ببناء الكتلة الحجرية ، لكن درجة حرارة المعالجة ستصل إلى 1100 درجة.

عناوين شعبية

الماس الاصطناعي الآن له العديد من الأصناف. أهمها:

• حجر الراين.
• الروتيل.
• زركونيا مكعب
• المويسانتي.
• كهربي.
• رائع.
• سيروسيت.

في حالة ثاني أكسيد الزركونيوم ، يتم استخدام اسم الزركون. ومع ذلك ، لا تنس أن الزركونيوم لا ينطبق على الأحجار الطبيعية. في المقابل ، تتمتع الزركونيا المكعبة بقوة عالية وتشتت عالٍ ودرجة انكسار.

يقلد الزركونيا الماس جيدًا بحيث لا يستطيع جميع الخبراء تمييزه في المرة الأولى. إذا كنت تبحث عن أعلى جودة حجر لامع وهمية، ثم يمكن اعتباره مويسانيتي. أداؤه البصري أفضل من أداء الماس ، وخصائصه الفيزيائية ليست أدنى من الماس الطبيعي. يمكن أن ينتج المويسانتي للماس فقط في الصلابة. أحجار الراين منتج مشهور في السوق. بفضل الزجاج الرصاصي ، تلعب أحجار الراين بشكل جميل في الشمس.

نطاق التطبيق

يستخدم ما يقرب من 90٪ من جميع الأحجار في الصناعة والعلوم.

يتم استخدام أنقى الأحجار في تقنية النانو ، وكذلك في الهندسة الميكانيكية.

بمساعدتهم ، يمكنك إنشاء أدوات بقوة متزايدة.

هذه الأدوات هي:

• طحن عجلات؛
• أقراص تلميع
• تدريبات.

وجد الماس الصناعي تطبيقًا واسعًا في صناعة الأزياء والجمال. تستخدم أحجار الراين في الملابس وكذلك في المجوهرات وتزيين الأحذية.

المواد الاصطناعية هي بديل ممتاز للماس الطبيعي. يمكن استخدام هذا الحجر في مختلف مجالات الصناعة والأزياء والطب ، فضلاً عن تطوير تقنيات النانو الخاصة.