Kas ir sintētiskais dimants. Mākslīgā akmens audzēšanas tehnoloģija

Sveicināti, mūsu dārgie! Ikviens zina slaveno frāzi "Meitenes labākais draugs ir dimanti". Tie nav tikai vienas dienas nieciņi, bet izturīgākais ieguldījums, kas kopā ir arī moderns dekors. Uz viņa rēķina dažreiz bagātība, kurai ilgstoši ietaupīt, un gaidīt dāvanu no nejauša bagāta pielūdzēja ir pilnīgi stulbi. Taču ir lieliska alternatīva – mākslīgais dimants, kas pēc izskata neatšķiras no īstā, bet maksā vairākas reizes lētāk.

Šodien jūs uzzināsiet ne tikai par šī akmens veidiem un metodēm mākslīgi radītos apstākļos, bet arī pamēģināsiet to izgatavot pats mājās ... mikroviļņu krāsnī!

Ikvienu interesē nosaukums akmens rotu pasaulē, ko radījusi nevis daba, bet cilvēka rokas. "Acīmredzot, tas ir viltojums," jūs sakāt un kļūdāties. Fakts ir tāds, ka jums ir jānošķir viltojumu amatniecības ražošana no augsto tehnoloģiju procesa, kas pakāpeniski atkārto dārgakmeņu izskatu. Šim nolūkam tiek izmantotas dārgas iekārtas un augstas kvalitātes izejvielas. Rezultātā ideāls dimants, kuru pat pieredzējis speciālists nevar atšķirt no dabīgā.

Dabiskā un sintētiskā dimanta kopīgās iezīmes

Šo akmeņu straumes ražošanai bija divējāda ietekme uz akmens nozari. No vienas puses, īsta dimanta "dvīņubrālis" atrisināja dabisko akmeņu trūkuma problēmu. No otras puses, negodīgiem pārdevējiem ir iespēja "mākslīgo" nodot īstam akmenim un nopelnīt ar to lielu naudu.

Kā atšķirt dabas mākslu no mūsdienu dimantu industrijas meistarības, uzzināsim nedaudz vēlāk, bet pagaidām par mākslīgo un dabīgo dimantu vispārīgajām iezīmēm.

Tie ir gandrīz identiski:

• Fizikālās īpašības, atomu struktūra, ķīmiskais sastāvs;
• Caurspīdīgums, siltumvadītspējas pakāpe, kristāla režģa tīrība;
• Sākotnējā izejviela ražošanai (kristalizēts tīrs ogleklis);
• Izskats.

Ja jums tiek pasniegts gredzens ar "bruliku" un viņi jums apliecinās, ka tas ir nekas vairāk kā "zelta dimanti", jums nekad nebūs aizdomas par krāpšanu. Pat pieredzējis juvelieris zem palielināmā stikla dažkārt nevar saskatīt oļa mākslīgās izcelsmes pēdas, īpaši, ja tas ir balts, jo caurspīdīgu mākslīgo dimantu bez citu krāsu piemaisījumiem nevar atšķirt no dabīgā.

Daudzpusīga sintētisko dimantu palete

Pilnīgi caurspīdīgs dimants tiek uzskatīts par retāko un dārgāko. Lai gan akmeņi ar nokrāsām arī ir pieprasīti un piesaista acis ar savu valdzinošo skaistumu.

Mūsdienās pasaulē tiek ražoti vairāku veidu krāsainie mākslīgie dimanti:

• Zils (no bāla līdz bagātīgam debesu nokrāsai, ko iegūst, pievienojot kompozīcijai boru; sasniedz 1,25 karātus);
• Dzeltens (no gaiši citrona līdz bagātīgai spilgti dzeltenai un pat oranžai; šo paleti veido slāpeklis; šādi dimanti var sasniegt 2 karātus un ir daudz vieglāk audzējami nekā zilie);
• Rozā, sarkana, ceriņi, zaļa (atkarībā no dažādu piemaisījumu pievienošanas apstrādes laikā, jūs varat iegūt visneticamāko nokrāsu dimantus).

Nedaudz vēstures par mākslīgajiem dimantiem

Pirmie "viltojumi", dabisko dimantu aizstājēji, tika reģistrēti jau 1920. gadā.

Čārlzs Pārsons izgudroja pašreizējā sintētiskā kristāla prototipu. Tas bija tik lieliski izpildīts, ka nonāca slavenā Sibillas ganu kaklarotā. Pēc tam rotājums kļuva par vienu no Britu impērijas relikvijām. Interesanti, ka līdz šim neviens nav spējis atkārtot pirmo “viltoto” dimantu, lai gan pats autors nebija pārāk apmierināts ar savu radīšanu.

Pirms Otrā pasaules kara divas ASV kompānijas iesaistījās dimantu masveida ražošanā. Laboratorijā viņi veica pirmo eksperimentu, izmantojot oglekli. Izejmateriāls tika pakļauts spiedienam un augstām temperatūrām. Izgudrotāju degsme kara laikā norima, lai gan daudzi pētnieki ir pārliecināti, ka dimanti bija nepieciešami tieši militārām vajadzībām, un tad nepieciešamība pēc tiem zuda.

Pazīstams ar saviem dimantiem un zviedru uzņēmēju projektu QUINTUS. Tieši viņam pieder milzīga akmeņu partija. Tos galvenokārt izmantoja rūpniecībā, jo tie nebija īpaši skaisti rotaslietu radīšanai, pat rupji, un nesasniedza rotaslietu estētiku.

Pirmais dārgais dimants tika izveidots Tokijā 1997. gadā. Tas bija dūmakains, ar pārplūdēm un īstam akmenim raksturīgu dzeltenīgu nokrāsu. Mūsdienās Japāna kontrolē aptuveni 8% no pasaules dimantu ražošanas apjoma. Amerikas Savienotās Valstis un Ķīna tiek uzskatītas par "monstriem" akmeņu sintēzes jomā.

Tagad tā ir racionalizēta ražošana, kas ļauj juvelierizstrādājumu cienītājiem mirdzēt ar elegantām rotām. "Inkubatora" apstākļos audzētus oļus ievieto kulonos, gredzenos, rotā ar tiem apģērbu un apavus. Tajā pašā laikā to izmaksas tik ļoti neskar budžetu.

Lielo juvelierizstrādājumu ķēžu īpašnieki īsti nedalās sajūsmā par tirgus masveida pārpludināšanu ar “viltojumiem”. Tiek pieņemts, ka viņi zaudēs vairāk nekā 15% no peļņas no dabīgo akmeņu pārdošanas.

Ja esat izvēlīgs un vēlaties iegūt īstus dimantus un esat gatavs maksāt par to dabisko izcelsmi, mēs iesakām visus to sintētiskos aizstājējus zināt "pēc redzes".

Dimanta dvīņi un kā atšķirt “viltus” akmeni no dabīgā

Viens no mūsu laikos visizplatītākajiem viltotajiem dimantiem ir kubiskais cirkonijs. Pirmo reizi tas tika iegūts 1976. gadā un ir cirkonija dioksīds. Kubiskais cirkonijs mirdz tieši tāpat kā īsti dimanti, un to izmanto visur mūsdienu juvelierizstrādājumu industrijā. Parasti pārdevēji uz cenu zīmes norāda akmens nosaukumu, bet negodīgi tirgotāji to var nosaukt par dārgu. Kā atšķirt kubisko cirkoniju no dabiskā dimanta? Ļoti vienkārši: jums ir jānosver divi vienādi akmeņi (dabiskie un aizstājēji). Īstais svērs vairāk tā lielākā blīvuma dēļ, savukārt kubiskais cirkonijs būs vieglāks.

Tiek uzskatīts, ka pēdējo var aprēķināt arī, izmantojot ultravioleto starojumu. Iedarbojoties ar to, kubiskais cirkonijs iegūst zaļi dzeltenu nokrāsu.

Moissanite ir dārgāks dimanta analogs. Ir gandrīz neiespējami tos atšķirt. Moissanīta zinātniskais nosaukums ir silīcija karbīds, kas ar modernu aprīkojumu tiek pārveidots par lielisku mirdzošu dārgakmeni.

Šī akmens atklājējs Henrijs Moissans tika apbalvots ar Nobela prēmiju. Viņš bija pirmais, kurš vulkāna krāterī atrada meteorīta fragmentus, kas vēlāk kļuva par izejvielu dimantu ražošanai.

Kā atpazīt šo "dubulto" un neapmānīties pērkot? Dabiskais dimants, dīvainā kārtā, pēc izskata nav ideāls. Tā virsma ir nedaudz raupja, atšķirībā no gludās moissanīta apvalka. Uzmanīgi ieskatoties, var atrast melnu dimanta šķembu atspulgu, savukārt sintētiskajā akmenī nav svešu ieslēgumu.

Starp citiem dimanta aizstājējiem mūsdienās tiek izmantots cirkons, baltais safīrs un topāzs, kā arī itrija alumīnija granāts.

Nu nevar neteikt par labi zināmo "stiklu" jeb rhinestones. Iepriekš tie tika izgatavoti no dabīgā kalnu kristāla, bet tagad no vienkārša stikla un polimēriem. Vēl 18. gadsimtā Georgs Frīdrihs Štrass nāca klajā ar ideju kristāla apakšpusē uzklāt metāla pulveri, kas panāca spoguļam līdzīgu dimanta efektu. Īsti rhinestones mūsdienās nekādā gadījumā netiek uzskatīti par sliktu formu. Kādi ir slavenie Swarovski produkti, kuri cenšas savā kolekcijā iegūt visas slavenās pasaules skaistules!

Nenovērtējiet par zemu visu veidu aizstājējus, tiem ir sava vērtība juvelierizstrādājumu pasaulē. Turklāt to ražošana ir ļoti darbietilpīgs process, kas ļauj iegūt lieliskus paraugus, kas pēc estētiskām īpašībām nav zemāki par dabiskajiem oļiem.

Siltums, gāze un spiediens

Iedziļināsimies nedaudz dziļāk pašā tehniskajā procesā, un tad uzzināsim, kā mājās iegūt dimantu. Apgūsim, tā teikt, juveliera tehnologu profesiju, lai saprastu, cik tas ir grūts un rūpīgs darbs.

Mūsdienās ir divi veidi, kā ražot dimantu laboratorijā.

1. Dimanta pulveris tiek ievietots īpašā kapsulā, kas izšķīst zem spiediena un augstām temperatūrām. Pēc tam notiek kristalizācijas process, kas ilgst līdz pat vairākiem mēnešiem. Rezultātā dimanti ar kubiskām šķautnēm atšķiras no īstajiem ne tikai pēc formas, bet arī ar pašu augšanas procesu.
2. Otrā metode ietver arī ar gāzi piepildītas kameras klātbūtni. Ja tiek pakļautas enerģijas plūsmām, gāzes molekulas vakuumā tiek iznīcinātas, un oglekļa atomi nogulsnējas kapsulas iekšpusē plākšņu veidā. Pietiekami lielā kamerā dažu nedēļu laikā var izaudzēt desmitiem dimantu. Tie būs slāņaini, ar raupjām melnām malām. Dažreiz akmeņi ar šo metodi tiek iegūti ar brūnu nokrāsu, bet visi piemaisījumi tiek labi attīrīti termiskās apstrādes procesā. Tad amatnieki sāk griezt.

Audzējiet dimantu mājās

Kā redzat, process ir ļoti interesants, labi amatnieki nopelna pasakainas summas dimantu industrijā. Vai esat gatavs izmēģināt sevi šajā profesijā? Tad sāksim mūsu eksperimentu.

Mums būs nepieciešams:

• Mikroviļņu krāsns;
• 3 zīmuļu vadi (grafīts), apmēram 3 mm biezi;
• 15 cm kokvilnas pavediens;
• 2 krūzes;
• Olīvju eļļa.

Un tagad pati darbība:

• Nelielā apakštasītē iepiliniet nedaudz olīveļļas, ap tās perimetru ielieciet diegu, lai tā absorbētu lieko.
• Tagad nedaudz paceliet diegu un sasieniet to brīvā mezglā. Mēs tajā ievietosim grafīta stieni. To var novietot uz 2 zobu bakstāmajiem tā, lai tas būtu tieši virs sviesta virsmas. Jūs varat viegli pavilkt abus vītnes galus, sasienot ciešu mezglu. Atstājiet visu struktūru pusstundu.
• Rūpīgi nomazgājiet mikroviļņu krāsni un nosusiniet, tajā nedrīkst būt pārtikas atlikumu vai putekļu.
• Apgrieziet krūzi un ievietojiet to mikroviļņu krāsnī. Uzlieciet uz tā divus atlikušos stieņus un sagatavojiet tiem šķērsām eļļas stieņus. Augšā ar otro krūzi. Ieslēdziet cepeškrāsni, lai sasniegtu maksimālo temperatūru un laiku.
• Galu galā neeļļotie stieņi paliks neskarti, un vieta, kas tika piesūcināta, izkusīs un tā vietā izveidosies dimants. Jūs nevarat uzreiz pieskarties konstrukcijai ar rokām, pretējā gadījumā jūs riskējat iegūt apdegumus.

Jūs varat apbrīnot savu radīto, un pat ja šis darījums neizskatās pēc dārgakmens, bet drīzāk amatniecības no komplekta “jaunais ķīmiķis”, esat apguvis “akmens apstrādes” un “dimantu ieguves” pamatus.

Kā izvēlēties

Juvelierizstrādājumu iegādes biznesā ikvienu no mums diez vai var saukt par ekspertu, tāpēc labāk ir iegādāties juvelierizstrādājumus pazīstamu mazumtirdzniecības ķēžu uzticamos juvelierizstrādājumu veikalos.

Piekrītu, pirkt dimantu un tā stikla viltojumu nav īpaši patīkami. Tiek uzskatīts, ka visiem īstajiem dimantiem ir īpašs marķējums. Turklāt tie sver vairāk nekā sintētiskie un tiem ir atšķirīgs kristāliskais režģis. Viltojumi dažkārt ir nevainojami pēc izskata, bez piemaisījumiem un ar perfekti gludu virsmu, tie var reaģēt uz spēcīgiem magnētiem, tāpēc katram gadījumam pirms pirkšanas veiciet eksperimentu tieši veikalā. Ja vēlaties būt 100% pārliecināts, nogādājiet akmeni pārbaudei pie gemologa, dimantu speciālista. Viņš noteikti varēs noteikt, vai mākslīgais ir jūsu priekšā vai nav.

Tomēr valkāt nedabiskus akmeņus tagad nemaz nav apkaunojoši, it īpaši, ja jūsu budžets neļauj iegādāties elegantus īstus dimantus. Kaklarota vai auskari ar kubisko cirkoniju vai rhinestones spīdēs vēl spožāk nekā to dabiskie kolēģi un maksās vairākas reizes lētāk nekā izstrādājumi ar dimantu.

Tātad, šodien mēs iepazināmies ar to, kas ir dimanta aizstājēji un “ar ko tos ēd”, vai drīzāk, kā tie radušies, kā tie tiek ražoti. Mēs uzzinājām, kā patstāvīgi iegūt dimantu no vienkārša zīmuļa, un mēs varam pamatoti uzskatīt sevi par ekspertiem šajā tēmā.

Komanda LyubiKamni

Sintētisko dimantu ražošanas tehnoloģija

Pētījumu attīstība par dimantu sintēzei nepieciešamo augstspiediena aparātu kombināciju ir saistīta ar augstspiediena pētījumu pioniera profesora P.U. vārdu. Bridžmens. Bridžmens ātri saprata, ka augsts spiediens vien nevar pārvērst grafītu par dimantu. Saskaņā ar teoriju dimants ir stabila kristāliska oglekļa forma jau pie aptuveni 20 000 atm spiediena, bet pie spiediena 425 000 atm istabas temperatūrā un 70 000 atm sarkanā karstuma temperatūrā grafīta pārvēršanās dimantā nenotika. Tajā pašā laikā dimants normālā atmosfēras spiedienā uzvedas kā pilnīgi stabila fāze.

Dimanta pārveidošanu par grafītu var veikt, karsējot līdz aptuveni 1500 o C, un tas liecināja, ka reversai transformācijai pie augsta spiediena ir vajadzīgas tādas pašas pakāpes temperatūras. Cilvēks, kuram paveicās pirmajam sintezēt dimantu, bija Treisija Hola.

Hols pievienojās General Electric Laboratories 1948. gadā un no 1951. gada kļuva par locekli nelielā pētniecības grupā, kas nodarbojas ar "pārspiediena projektu", jo dimantu sintēzes darbs tika kodēts. Lai gan Hols bija ķīmiķis, viņš saprata, ka galvenais šķērslis dimantu sintēzes problēmas sekmīgai risināšanai ir augstspiediena iekārtu trūkums, un viņš izstrādāja provizorisku sistēmas projektu, ko vēlāk sauca par "pusjostu". Tas bija tikai pirmais solis ceļā uz panākumiem, taču viņš iezīmēja ceļu uz jaunu, slavenu "jostu" dizaini.

1954. gada 16. decembrī nāca pirmie panākumi. Hols vēlāk rakstīja: "Manas rokas trīcēja, mana sirds pukstēja strauji, es jutos vājš savos ceļos un nācās piecelties sēdus. Manas acis uztvēra dzirkstošo gaismu no desmitiem mazu trīsstūrveida oktaedrisku kristālu skaldņu... un es sapratu, ka beidzot dimantus izgatavoja cilvēks." Šis eksperiments tika veikts 70 000 atm spiedienā un 1600 o C temperatūrā, izmantojot grafītu un troilītu (FeS). Dimanti pielipa pie tantala diska, ko izmanto elektriskās strāvas padevei, kamēr paraugs tiek karsēts.

Turklāt tantals samazināja FeS par metālisku dzelzi, jo sēra klātbūtne vien nevar izraisīt grafīta pārvēršanos dimantā. Katalizators spēlē šķīdinātāja lomu, kurā grafīts vispirms izšķīst un pēc tam kristalizējas dimanta formā. Bez metāliska šķīdinātāja grafīta pārvēršanās par dimantu ātrums ir ļoti lēns, pat ja temperatūra un spiediens ir pietiekami.

Hola piedāvāto aparātu dimantu sintēzei sauca par "jostu" (jostu), jo centrālā daļa, kurā notiek dimanta sintēze, tika balstīta uz volframa karbīda gredzenu ar augstas stiprības tērauda lenti. Divus koniskos virzuļus darbināja liela rūdīta tērauda hidrauliskā prese. Iegūtie sintētiskie dimanti bija tehniski.

Galvenās grūtības, veidojot augstspiediena un temperatūras aparātus, ir tādas, ka tērauds un citi konstrukcijas materiāli karsējot ātri zaudē spēku. Šo problēmu var atrisināt, sildot tikai iekšējo nobīdi un atbilstošu siltumizolāciju, lai novērstu virzuļu un siksnas pārmērīgu uzkaršanu.

Saskaņā ar GE patentu, tipiska partija reakcijas kamerā ir maisījums no 5 daļām grafīta, 1 daļas dzelzs, 1/3 mangāna un 1/3 vanādija pentoksīda. Šis maisījums tika noslēgts un karsēts līdz 1700°C pie 95 000 atm 2 minūtes, pēc tam atdzesēts līdz 1500°C 8 minūtēs. Tagad par šķīdinātāju visbiežāk tiek izmantots niķeļa un dzelzs maisījums, kas ļauj sintezēt dimantu mazāk smagos apstākļos, piemēram, pie 50 000 atm un 1400 o C. Ir arī pierādīts, ka grafīts kā oglekļa avots var aizstāt ar citiem organiskiem materiāliem: koksni, akmeņoglēm, darvu, sveķiem.

Augstspiediena aparāta "jostu" pēc tam nomainīja General Electric Company ar tetraedriska tipa dizainu, ko aptuveni tajā pašā laikā izstrādāja Hols. Tās galvenā priekšrocība bija salīdzinoši lētu presu izmantošana. Pirmajā versijā tika izmantotas četras neatkarīgi strādājošas preses, kas uzstādītas simetriskā rāmī un saplūstot darba tilpuma centrālajā daļā. Citai, vienkāršākai modifikācijai ir nepieciešama tikai viena hidrauliskā prese, un spēkus pārējos trīs virzienos rada virzuļu mijiedarbība ar stipra tērauda balsta konisko virsmu. Tetraedriskajā telpā, ko veido šo ieliktņu iekšējās virsmas, ir uzstādīta speciāli izgatavota pirofilīta daļa ar elektrisko krāsni, kas ir grafīta caurule. Elektriskā strāva tiek piegādāta caur diviem pretējiem virzuļiem vai ar īpašām elektriskām ieejām. Krāsnī ievieto grafītu un šķīdinātāju.

Paralēli General Electric darbam mākslīgo dimantu izpēti veica General Swedish Electric Joint Stock Company, kas pazīstama kā ASEA. Visticamāk, ka ASEA grupa nepublicēja sīkāku informāciju par savu veiksmīgo dimantu sintēzi 1953. gadā, jo mēģināja iegūt dārgakmeņu materiālu un nepiešķīra lielu nozīmi ļoti maziem tehniskajiem dimantiem. ASEA tehnoloģija izmantoja spiedienu no 80 000 līdz 90 000 atm un temperatūru līdz 2760 o C. Abu uzņēmumu ražoto dimantu izmēri bija ievērojami mazāki par 1 mm. ASEA eksperimentos izveidojās 20-50 kristāli ar izmēru 0,1-0,5 mm.

PSRS sintētisko dimantu iegūšanas metodi 1960. gadā izstrādāja PSRS Zinātņu akadēmijas Augstspiediena fizikas institūts. Uzraudzīja darbu Akad. L.F. Vereščagins. 1961. gadā Ukrainas PSR Zinātņu akadēmijas Supercieto materiālu institūtā tika izstrādāta rūpnieciska tehnoloģija dimantu sintēzei. Process tiek veikts 1800-2500 o C temperatūrā un spiedienā, kas lielāks par 50-102 MPa katalizatoru - hroma, niķeļa, dzelzs, mangāna, platīna, kobalta vai citu metālu klātbūtnē. Pēc tam tika konstatēts, ka dimanti veidojas oglekļa kristalizācijas laikā no tā šķīduma katalizatora metāla kausējumā.

Dimanta sintēzi veic "lēcas" tipa kamerā ar vairāku kubikcentimetru tilpumu. Apkure tiek veikta ar indukciju vai tiešu elektriskās strāvas pārvadi. Perforatoriem tuvojoties vienam otram, grafīta reakcijas maisījums ar niķeli (kā arī ar slāņveida pirofilītu) saraujas. Rezultātā grafīta sešstūra kristāla režģis pārkristalizējas dimanta kubiskajā struktūrā. Dimanta kristālu izmērs ir atkarīgs no sintēzes laika: pie reakcijas laika 3 min. veidojas kristāli, kas sver apmēram 10 mg, un 30 minūtes - 70 mg. Visizturīgākie kristāli tika iegūti līdz 0,5-0,8 mm lieliem.

Juvelierizstrādājumu sintētisko dimantu ražošana

Mēs piedāvājam diagrammu aparātam, ko izmanto lielu dimanta kristālu audzēšanai, izmantojot oglekļa pārnesi metāla šķīdumā.

Nevajadzētu domāt, ka sintētisko industriālo dimantu ražošana milzīgos apjomos vienkāršo uzdevumu iegūt tāda izmēra un kvalitātes dimantus, lai tos varētu klasificēt kā dārgakmeņus. Galvenais šķērslis mēģinājumiem iegūt lielus kristālus ir nelielais tilpums, kurā var uzturēt ārkārtējus spiediena un temperatūras apstākļus. Turklāt lielu kristālu audzēšana prasa ilgu laiku.

Metodes dārgakmeņu dimantu ražošanai tika patentētas tikai 1967. gadā, kad Robertam Ventorfam beidzot izdevās izaudzēt dimantus. Sēklu kristāls ir nepieciešams, lai novērstu grafīta kristalizāciju pat tad, ja eksperimenta apstākļi atbilst dimanta kristalizācijas apgabalam. Sarežģītākā problēma lielu augstas kvalitātes dimanta kristālu audzēšanā ir nepieciešamība uzturēt nepieciešamos apstākļus tā stabilitātes jomā.

Ventorfa izmantotajā metodē sēklu kristāls tika ievietots šķīduma aukstajā daļā aptuveni 1420 o C temperatūrā, bet apakšējā daļā 1450 o C temperatūrā tika ievietoti mazi kristāli. Spiediena diapazons bija no plkst. 55 000 līdz 60 000 atm. Labāk, ja sēklas kristāls ir novietots apakšā, jo daži no mazajiem kristāliem, kas veidojas ārpus sēklas, peld uz karsto zonu un izšķīst tur, nevis aug ap sēklu.

Dažos Ventorfa eksperimentos dimanta padeves materiāls tika pārkristalizēts grafītā. Tomēr pētnieki saskārās arī ar lielāku problēmu: maksimālajam ātrumam, ar kādu kristāli var vienmērīgi augt, jāsamazinās, jo kristāls kļūst lielāks. Konstatēts, ka kristālam ar diametru 1 mm lielākais stabilas augšanas ātrums ir 0,2 mm/stundā. Kad kristāla izmērs sasniedz 5 mm, stabila augšana var notikt ar ātrumu 0,04 mm/stundā, un ir nepieciešamas vairākas dienas, lai izaudzētu šāda izmēra kristālu.

Problēma kļūst vēl nopietnāka, ja mēģināt audzēt lielākus sintētiskos dimantus. Pašlaik liela sintētiskā dimanta diametrs ir 6 mm un svars ir 1 karāts (0,2 g). Tā kā zemi augšanas ātrumi ir labvēlīgāki lielu kristālu audzēšanai un augstas temperatūras un spiediena uzturēšana ilgstoši ir dārga, lielie sintētiskie dimanti izrādās dārgāki vai salīdzināmi ar līdzīgu izmēru dabisko kristālu cenu. Augšējā fotoattēlā redzami 1 karāta sintētiskie dimanti, ko izaudzējis Roberts Ventorfs, un grafīts, kas izmantots kā izejmateriāls.

Dimantu krāsošana tiek veikta, ievadot kristālos dažādus piemaisījumu elementus. Slāpeklis piešķir zaļu krāsu un, iespējams, ir atbildīgs par akmeņu dzelteno krāsu, ja tas ir zemā koncentrācijā. Bora ieviešana piešķir dimantam zilu krāsu. Reti zilie dabīgie akmeņi, jo īpaši slavenais Hope dimants, arī ir parādā savu krāsu šī elementa klātbūtnei. Krāsaino dimantu īpašību izpēte ir noderīga, lai izprastu dažus dimantus un to veidošanos dabā.

Tieša grafīta pārvēršana dimantā

Tiešai grafīta pārvēršanai dimantā ir nepieciešami vēl ekstrēmāki apstākļi, salīdzinot ar šķīdinātāju metālu tehniku. Tas ir saistīts ar grafīta lielo stabilitāti, pateicoties tā atomu ļoti spēcīgajām saitēm. Pirmo eksperimentu rezultāti par grafīta-dimanta tiešo transformāciju, ko veica P. De Kārlija un Dž.Džeimsons no Allied Chemical Corporation, tika publicēti 1961. gadā.

Spiediena radīšanai tika izmantota spēcīga sprāgstviela, ar kuras palīdzību aptuveni sekundes miljondaļu (vienu mikrosekundi) tika uzturēta aptuveni 1200 o C temperatūra un aptuveni 300 000 atm spiediens. Šādos apstākļos pēc eksperimenta grafīta paraugā tika atrasts zināms daudzums dimanta ļoti mazu daļiņu veidā. Iegūto kristalītu izmērs (100 A \u003d 10 nm jeb simts tūkstošdaļa no milimetra). Tie ir pielīdzināmi meteorītos sastopamajam tā sauktajam "karbonādo", kura veidošanās skaidrojama ar augsto temperatūru, kas rodas, meteorītam izejot cauri blīvajiem atmosfēras slāņiem, un spēcīgo trieciena enerģiju, kas rodas meteorītam trāpot. zemes virsma.

1963. gadā Frensisam Bandijam no General Electric izdevās tieši pārveidot grafītu par dimantu pie statiskā spiediena, kas pārsniedz 130 000 atm. Šādi spiedieni tika iegūti uz modificētas "siksnas" iekārtas ar lielāku virzuļu ārējo virsmu un mazāku darba tilpumu. Lai radītu šādu spiedienu, bija nepieciešams palielināt instalācijas jaudas daļu izturību. Eksperimenti ietvēra grafīta stieņa karsēšanu ar dzirksteļošanu līdz temperatūrai virs 2000 o C. Karsēšana tika veikta ar elektriskās strāvas impulsiem, un dimanta veidošanai nepieciešamā temperatūra tika uzturēta vairākas milisekundes (sekundes tūkstošdaļas), kas ir ievērojami ilgāk nekā 2000 o C. De Kārlija un Džeimisona eksperimenti. Jaunizveidoto daļiņu izmēri bija 2–5 reizes lielāki nekā tie, kas iegūti ar trieciena saspiešanu.

PSRS, Ukrainas PSR Zinātņu akadēmijas Supercieto materiālu institūtā, tika izstrādāta līdzīga tehnoloģija mākslīgo dimantu iegūšanai. Ar virzītu sprādzienu notiek momentāls spiediena pieaugums līdz 200-102 MPa un temperatūras paaugstināšanās līdz 2000 o C un grafītā veidojas nelieli (līdz 10-30 mikroniem) sintētiskie dimanti.

1963. gadā V. J. Eversols (ASV) patentēja metodi dimantu audzēšanai no gāzes fāzes, kas pārsātināta ar oglekli (metānu, acetilēnu vai citiem ogļūdeņražiem) spiedienā zem 10-102 MPa. Virsmas enerģijas pārpalikums, kas veidojas grafīta-gaisa saskarnē, veicina dimanta kodolu veidošanos. Līdzīgu metodi PSRS neatkarīgi izstrādāja B. V. Derjagins un D. V. Fedosejevs. Pie zematmosfēras spiediena viņiem izdevās iegūt sintētiskā dimanta ūsas no gāzes fāzes uz dimanta sēklām. Kristālu augšanas ātrums ir ļoti zems - apmēram 0,1 µm/h.

Šo zinātnieku uzmanību piesaistīja priekšlikumi par dimantu iegūšanu apstākļos, kādos grafīts ir stabils un dimants ir metastabils (dimanta metastabilitāte nozīmē, ka šajos apstākļos tas var palikt nemainīgs neierobežotu laiku bez apgrieztas pārvēršanās grafītā). Lai grafītu pārvērstu par dimantu, oglekļa atomi ir jāierosina augstas enerģijas stāvoklī. To parasti panāk, izmantojot augstu spiedienu un temperatūru. Alternatīva ideja ir balstīta uz to, ka, ja ir iespējams iegūt oglekļa atomus ar augstu enerģijas līmeni, tad pārejā uz cietu stāvokli metastabila dimanta veidošanās ir lielāka iespējamība nekā stabilam grafītam. To veicina dimanta sēklu kristālu izmantošana, kas palīdz oglekļa atomiem sakārtoties dimanta struktūrai atbilstošā secībā, nevis grafīta struktūrai. Iespējams, visdaudzsološākā metode ir saistīta ar oglekli saturošu gāzu sadalīšanos pietiekami zemā spiedienā. Aptverot mazus dimanta kristālus, gāze sadalās, un oglekļa atomi tiek nogulsnēti uz sēklu kristālu virsmas.

Eversola eksperimentus raksturo šādi apstākļi: temperatūra 600-1600 o C robežās, kopējais gāzes spiediens - viena atmosfēra, metāna koncentrācija gāzu maisījumā no 0,015 līdz 7%. Sēklu diametrs bija tikai 0,1 µm (desmit tūkstošdaļas no milimetra), kas nodrošināja lielu virsmas laukumu dimanta nogulsnēšanai. Papildus dimantam gāzes fāzē veidojās grafīta uzkrājumi, kas kopā ar dimantu nogulsnējās uz sēklu kristālu virsmas. Ja grafīta noņemšanas process laiku pa laikam netiek apturēts, tā koncentrācija palielinās tik daudz, ka tas novērš turpmāku dimanta nogulsnēšanos. Šim nolūkam periodiski tika iegūti dimanti, kurus ievietoja augstspiediena traukā (no 50 līdz 200 atm) ar ūdeņradi un kalcinēja 1000 o C temperatūrā. Ūdeņradis ar grafītu reaģē daudz ātrāk nekā ar dimantu, tāpēc šī procedūra attīra. sēklu kristālu virsma turpmākai dimantu augšanai.

Derjagina grupa nonāca pie secinājuma, ka jaunus grafīta veidojumus ir izdevīgāk oksidēt ar atmosfēras skābekli atmosfēras spiedienā. Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka sintēzes process un grafīta atdalīšana notiek vienā reaktorā, kas procesa oksidācijas posmā tiek piepildīts ar gaisu. Tipiskus apstākļus, ko izmanto dimanta audzēšanai ar šo metodi, raksturo 1020 o C temperatūra un 0,07 mm Hg metāna spiediens. Art.

Lielākie augšanas ātrumi ir aptuveni 0,1 mikrons stundā, kas nodrošina aptuveni viena karāta dimanta veidošanos stundā visā reaktora tilpumā. Sēklu vibrācija veicina kristālu saskares virsmas palielināšanos ar metānu un uzlabo audzējamā slāņa īpašības. Vēl lielāku ātrumu panāk, apstarojot dimantu virsmu ar augstsprieguma gāzi pildītas ksenona lampas gaismu. Lampa darbojas pulsējošā režīmā, veicinot strauju dimanta augšanu un lielā mērā novēršot grafīta kristalītu kodolu veidošanos. Ir ziņots, ka augšanas ātrums šādos apstākļos sasniedz vairākus mikrometrus stundā. Dažkārt, izmantojot šo metodi, sāk augt dimanta "ūsas" - tievi pavedieni, kas izvirzās no dažādām sēklu kristāla virsmas vietām. Šīs dīvainās izaugsmes formas iemesli vēl nav skaidri.

Eversola metodi ASV izstrādāja galvenokārt Dž.Anguss un viņa līdzstrādnieki Ohaio štata universitātē. Viņu izmantotie augšanas apstākļi: temperatūra 1000 o C, metāna spiediens (sajaukumā ar ūdeņradi) 0,2 mm Hg. Art. - ir tuvu Derjagina grupas veikto eksperimentu nosacījumiem. Svara pieaugums parasti ir 6% 20 stundu laikā, kas atbilst lineāram augšanas ātrumam tikai 0,001 µm dienā. Lielāki ātrumi tiek novēroti procesa sākumposmā, kas, iespējams, ir saistīts ar spriegumiem, ko rada nelielas atšķirības attālumos starp oglekļa atomiem plēvē un substrāta kristālā. Iespējams, ka arī padomju zinātnieku ziņotie ļoti augstie pieauguma tempi ir raksturīgi tikai procesa sākuma stadijai.

1970. gadā General Electric Company izstrādāja metodi lielu sintētisko dārgakmeņu kvalitātes dimantu kristālu iegūšanai uz sēklām plākšņu veidā. Tomēr šādu dimantu audzēšanas izmaksas ir daudz augstākas nekā dabisko dimantu ieguve.

Sintētiskos dimantus plaši izmanto dimanta abrazīvo instrumentu, stieņu, slīpēšanas un griešanas disku, slīpēšanas pastas, stikla griezēju, frēžu, urbju, kaltu uc ražošanā. Šobrīd vairāk nekā 80% no pieprasījuma pēc tehniskajiem dimantiem sedz sintētiskie. Šobrīd desmitiem laboratoriju dažādās valstīs turpina meklēt racionālāku un efektīvāku dimantu audzēšanas metodi tehniskām vajadzībām un juvelierizstrādājumu vajadzībām.

Dimantu attīrīšana ar apstarošanu

Stāsts par sintētisko dimantu būtu nepilnīgs, ja nebūtu informācijas par kodolapstarošanas izmantošanu krāsainu kristālu iegūšanai. Šīs apstrādes metodes attīstību izraisa krāsainu dimantu ārkārtējais retums, un tomēr labas kvalitātes krāsains dimants ir par vairāk nekā 25% dārgāks nekā tā bezkrāsainais dimants.

Angļu zinātnieks sers Viljams Krūkss atklāja, ka radioaktīvais starojums no rādija pārvērš bezkrāsainu dimantu zaļā šķirnē. Vēlāk tika konstatēts, ka šī krāsas maiņa notiek kristāla bombardēšanas rezultātā ar alfa daļiņām, bet tas uztver tikai dimanta ārējo slāni, jo alfa daļiņas slikti iekļūst cietā vielā. Dimanta apstrādes metode ar apstarošanu tika aizmirsta līdz jaunai kodolfizikas attīstības kārtai 20. gadsimta 40. gadu beigās.

Deuterons bombardēja dimanta kristālus. Dimants saglabājās ļoti radioaktīvs vairākas stundas, bet atkal tikai ārējais slānis bija iekrāsots. Tika konstatēts, ka augstas enerģijas elektronu bombardēšana izraisīja dimanta gaiši zilu vai zaļu krāsojumu, bet atkal tika iekrāsots tikai plāns slānis. Bet neitroni, kuriem ir lielāka iespiešanās spēja, var mainīt visa akmens krāsu. Pēc apstarošanas ar tiem dimanti kļūst zaļi, bet, karsējot inertā gāzē 900 o C temperatūrā, to krāsa vispirms mainās uz brūnu un pēc tam uz zeltaini dzeltenu. Apstarotie zeltaini dzeltenie dimanti ir daudz pievilcīgāki par zaļajiem vai brūnajiem, un tie ir ļoti populāri Amerikas Savienotajās Valstīs.

Dažos gadījumos dimantu reakcija uz apstarošanu ir daudzveidīgāka, un var iegūt zilas, sarkanas un purpursarkanas krāsas kristālus. Šī krāsu atšķirība ir saistīta ar piemaisījumiem, kas atrodas dimantiem. Lielākā daļa dimantu, tā sauktie I tipa dimanti, satur slāpekli kā piemaisījumu, kas tiek ievadīts kristālā, domājams, starpposmā starp dimanta veidošanos Zemes iekšienē un laiku, kad tas nonāk tā tuvumā esošajos reģionos. Lielākajā daļā dimantu slāpeklis ir sadalīts plānāko plākšņu veidā, bet vienā no tūkstoš tas ir vienmērīgi sadalīts visā kristāla tilpumā. Pēdējais kristālu veids tiek saukts par Ib, bet visizplatītākie tiek klasificēti kā Ia tips.

Retāk sastopamais II tips apvieno tīrus dimantus ar gandrīz nekādu slāpekļa saturu. Tas ietver lielākos akmeņus. Visbiežāk sastopamie šāda veida dimanti tiek klasificēti kā IIa tips, un ļoti reti dimanti, kas satur nelielu alumīnija piemaisījumu koncentrāciju, tiek klasificēti kā IIb tips. Starp I6 un II6 tipa dimantiem ir sarkanas un purpursarkanas krāsas kristāli, kā rezultātā tie ir dārgāki par parastā tipa dimantiem.

Zemāk esošajā tabulā ir sniegta informācija par pārdošanā esošo apstaroto dimantu krāsu. Kopumā ir jēga apstarot tikai lielus kristālus, jo mazo dimantu cenas pieaugums neattaisno to apstrādes izmaksas.

Tā kā mūsu laikos dimantu apstrāde, lai mainītu to krāsu, ir diezgan izplatīta, ir radusies jauna problēma. Daži pat kontrolēti apstaroti dimanti var palikt radioaktīvi ilgu laiku, jo tajos ir ilgstoši radioaktīvo izotopu piemaisījumi. Cik nopietna ir šī problēma, nav pilnībā skaidrs. Bet, ja apstarotā akmens īpašniekam ir kādas briesmas, viņam jāzina atlikušās radioaktivitātes kontroles rezultāti un bīstamā minerāla attīrīšanas metode. Jebkurā gadījumā nekontrolēta akmeņu attīrīšana trešajās valstīs padara šos akmeņus bīstamus, jo nav zināms, ar ko tieši akmens tika apstarots un kādas ir šādas apstarošanas sekas. Pircējam ir jābūt iespējai apzināti atteikties no potenciāli bīstama pirkuma.

Īstu dārgakmeņu dimantu analogs ir mākslīgie dimanti. Jau sen zināms, ka dimanta šķautņu spēlei piemīt maģiskas un valdzinošas īpašības. Bet, tā kā dabiskie dimanti ir visdārgākie akmeņi, daudzi vienkārši nevar iegādāties dimanta rotaslietas. Pateicoties analogiem, gan sievietes, gan vīrieši var baudīt mākslīgā akmens rotaslietu skaistumu un valdzinājumu. Turklāt dimanti tiek izmantoti ne tikai rotaslietu izgatavošanai, bet arī daudzās cilvēka dzīves jomās: zinātnē, tehnoloģijās, medicīnā. Rūpniecībā nav izdevīgi izmantot kvalitatīvus un dārgus dimantus. Šim nolūkam tiek izmantoti bojāti akmeņi, kas neatspoguļo īpašu juvelierizstrādājumu vērtību, vai mākslīgi audzēti dimanti. Nosaukums "dimants" tulkojumā no senindiešu valodas nozīmē "nesalaužams". Cita versija saka: nosaukums cēlies no grieķu vārda "adamas", kas nozīmē "neatvairāms".

Mākslīgo dimantu īpašības

1993. gadā pirmo reizi mākslīgie akmeņi sāka parādīties pasaules dimantu tirgū kā eksperimentālie paraugi. Daļa no tiem tika nosūtīti pētījumiem uz ASV Gemoloģijas institūta autoritatīvo laboratoriju, kur zinātnieki secināja, ka atšķirība starp mākslīgajiem dimantiem un dabīgajiem akmeņiem ir diezgan būtiska, taču ne katrs juvelieris vai parasts patērētājs spēs identificēt un atšķirt īstu akmeni. no viltus. Galvenā sintezēto mākslīgo dimantu atšķirīgā īpašība ir tīrība un cietība. Mākslīgais dimants ir cietākais akmens pasaulē. Dabīgajiem dimantiem var būt kļūdas un defekti (plaisas, duļķainība vai ieslēgumi), ko nevar teikt par mākslīgajiem akmeņiem.

Kā zināms, īstam dimantam piemīt maģiskas īpašības, tas palīdz pasargāt cilvēku no “sliktiem” uzskatiem un domām, līdzsvaro nervu sistēmu. Astroloģijas speciālisti apliecina, ka mākslīgais dimants izstaro arī pozitīvu enerģiju, kas grūtos brīžos palīdz cilvēkam pieņemt pareizo lēmumu vai izdarīt pareizo izvēli. Neatkarīgi no zodiaka zīmes gan dabīgos, gan mākslīgi audzētos briljantus var nēsāt uz ķermeņa vai vienkārši glabāt mājās dārglietu kastītē. No mākslīgajiem akmeņiem izgatavoto juvelierizstrādājumu klāsts mūsdienās ir diezgan liels, un no pirmā acu uzmetiena ir pilnīgi neiespējami atšķirt akmeņus no īstām rotām.

Sintētisko dimantu audzēšanas metodes

Sintētiskos paraugus audzē laboratorijās īpašos apstākļos, izmantojot augstas precizitātes un augsto tehnoloģiju iekārtas. Bet šim procesam nav vajadzīgi tūkstošiem gadu, tāpat kā dabisko akmeņu veidošanai. Krāsas un izmērus var izvēlēties brīvi. Viena no mākslīgo dimantu audzēšanas metodēm ir temperatūras gradients, izmantojot īpašas caurules. Tie satur šādas sastāvdaļas:

• grafīta pulveris;
• metāla speciālie sakausējumi (tie darbojas kā katalītiskās vielas);
• sēklas nākotnes mākslīgajiem akmeņiem.

Kapsula atrodas zem spiediena (apmēram 3000 tonnas) 10 dienas. Izaugsme sākas vietā, kur ir vislielākais spiediens. Augstās iekšējās temperatūras (gandrīz 1500 ° C) dēļ metāls kūst, izšķīdinot grafīta pulveri sevī. Temperatūras starpība rada noteiktu spiedienu, kas veicina iegūtās masas pārvietošanos uz "kodolu", kur tā tiek nogulsnēta.

Vēl vienu laboratorijas akmeņu audzēšanas paņēmienu sauc par CVD (gāzes nogulsnēšanos). Tehnika sastāv no īpašas plāksnes (substrāta) sēšanas ar dimanta "sēklām". Šī plāksne tiek ievietota specializētā instalācijā, kas tiek iepriekš izsūknēta augstā vakuumā. Pēc tam kameru piepilda ar mikroviļņiem un gāzēm. Plazma dimantu audzēšanas laikā sasniedz noteiktu temperatūru (apmēram 3100 ° C).

Temperatūras ietekmē gāzes sadalās plazmā, un oglekļa molekulas, kas adsorbējas no metāna, mākslīgo dimantu veidā tiek nogulsnētas uz plāksnes.

Kristāliem ir līdzvērtīgas saites, kas izskaidro to izturību un cietību. Mākslīgai audzēšanai izmanto grafītu, kvēpus, cukurogles un dažādas ar oglekli bagātas vielas.

Audzētajiem dimantiem ir vairāki nosaukumi, taču tos parasti dēvē par mākslīgiem vai sintētiskiem, lai gan zinātniskajā literatūrā ir arī tādi nosaukumi kā:

• HPHT dimanti;
• CVD dimanti.

Zinātnieki tos labprātāk sauc par "laboratorijas akmeņiem" vai "laboratorijā audzētiem dimantiem".

Kā sintētiskais dimants atšķiras no dabīgajiem akmeņiem?

Mākslīgo dimantu izskats nav zemāks par dabiskajiem dārgakmeņiem, taču, ja ņem vērā to izmaksas, tas ir daudz zemāks. Sintētiskie akmeņi ir labāk piemēroti griešanas procesam, tāpēc pat vismazākie kristāli var lepoties ar nevainojamu griezumu. Turklāt mazie sintētiskie akmeņi ir daudz stiprāki par dabīgajiem, tāpēc īsti maza izmēra dimanti juvelierizstrādājumu veikalu plauktos gandrīz nekad nav atrodami: to iegūšana no rūdas ir ļoti darbietilpīga. Ar sintētisko mazo akmeņu palīdzību juvelieri veido nemasīvas, ļoti skaistas rotaslietas ar dimanta izšuvumiem, kas ļoti vairo patērētāju vēlmes.

Mākslīgo dimantu darbības joma

Mākslīgos, audzētos akmeņus savas cietības dēļ plaši izmanto dažādu virsmu griešanai un slīpēšanai. Mūsdienās gandrīz visiem zāģiem, urbjiem, abrazīviem, slīpēšanas un griešanas instrumentiem ir detaļas ar mākslīgo dimanta griezumu. Mākslīgi audzētos akmeņus plaši izmanto arī kā pusvadītājus mikroshēmu ražošanā. Tirdzniecības dimantu tirgi atšķiras no juvelierizstrādājumu tirgiem, jo ​​laboratorijas akmenim papildus cietībai ir lieliska siltumvadītspēja, kas ir vairākas reizes augstāka nekā tādam materiālam kā varš.

Galvenie mākslīgo akmeņu patērētāji ir juvelieri, datortehnikas mikroshēmu ražotāji, organizācijas, kas sniedz urbšanas pakalpojumus.

Mūsdienās dimanta pulveri ir ļoti izplatīti dārgakmeņu, zelta un sudraba virsmu un silīcija plātņu pulēšanai.

Ar CVD metodi iegūto laboratorijas akmeņu lielākā vērtība slēpjas to izmantošanā cilvēka darbības augsto tehnoloģiju jomās. Mākslīgos (sintētiskos) akmeņus izmanto jaudīgāko lāzera staru ražošanā (ko šobrīd medicīnā izmanto nāvējošu slimību ārstēšanai), mobilo portatīvo ierīču izveidē.

Vislielākais sintētisko akmeņu potenciāls ir datortehnoloģiju jomā. Tajos esošās detaļas tiek uzskatītas par izturīgākām, tās var nepārtraukti darboties ļoti augstā temperatūrā, kā tas nav, piemēram, ar silīcija datoru mikroshēmām. Mākslīgais dimants var izturēt augstu temperatūru, kas nodrošina tā produktivitāti, jo no tā ir atkarīgs kalpošanas laiks, iekārtu darbības biežums, ātrums. Katru gadu saražoto mākslīgo dimantu skaits ir gandrīz 5 miljardi karātu.

Zinātnieki veic nepārtrauktus pētījumus, kuru rezultātā jau secināts, ka mākslīgie dimanti tiks izmantoti attēlu iegūšanai zem ūdens, attēlu iegūšanai medicīnas jomā, detektoriem Lielajā hadronu paātrinātājā un kodolpētniecībā.

Papildus visam iepriekšminētajam, rotaslietās plaši tiek izmantoti mākslīgie dimanti, kas ļauj daudzām sievietēm izbaudīt viltus akmeņus, taču praktiski neatšķiras no dabīgajiem.

Mākslīgais dimants nav dabīga, apstrādāta dimanta viltojums. Šis ir rūpniecisks produkts, kam ir dabīgā akmens struktūra un īpašības.

Sintezēto dimantu īpašības

Gatavo dimantu nevar audzēt, jo šādi tiek dēvēts dabīgā vai sintēzes procesā iegūtā dimanta apstrādes produkts. Minerālam un laboratorijas līdziniekam ir neaprakstāms izskats, un tikai pēc griešanas tie kļūst par dimantiem.

Mākslīgi audzētu dimantu ir grūti atšķirt no dabīgā. Ir tādas kvalitātes akmeņi, ka tos ir grūti noteikt pat gemoloģijas laboratorijā. Un to cena ir samērīga ar dabīgo materiālu.

Kāpēc mākslīgi audzētus kristālus nevar saukt par viltus dimantiem? Un tāpēc, ka tie ir izgatavoti, izmantojot īpaši radītas tehnoloģijas, lai ne tikai būtu līdzīgi, bet arī atkārtotu dabiskā minerāla īpašības. Mākslīgie dimanti iegūst šādas līdzīgas dimanta īpašības:

• cietība;
• spīdēt;
• refrakcijas indekss, piemēram, ūdens;
• vienāds īpatnējais svars;
• augsta siltumvadītspēja.

Tātad, kā noteikt atšķirību starp grieztiem dabīgajiem dimantiem un mākslīgi audzētiem dimantiem? Atšķiršanai uzmanība tiek pievērsta šādām tehnoloģiskā procesa laikā iegūto akmeņu īpašībām:

1. Reakcija uz spēcīgu magnētisko lauku.
2. Zem mikroskopa, pat pie 20x palielinājuma, ir grūti atrast akmens defektu.
3. Kristāla graudainā struktūra, kas ir redzama, ja paraugs tiek palielināts 80 reizes.
4. Dzeltenīga nokrāsa, ko atstāj slāpeklis.
5. Nav minerālu ieslēgumu.
6. Spektrālā analīze parādīs katalizatora metālu klātbūtni (ja tādi ir).

Bet tikai infrasarkanā vai lāzera spektrometrija dod precīzu rezultātu. Juvelierizstrādājumu tirgū dabīgā griezuma dimanti tika daļēji aizstāti ar kultivētiem. Parasti šie akmeņi ir līdz 1 karātam lieli. Lielākus sintezēt ir neizdevīgi: šāda ražošana ir darbietilpīga un dārga, lai gan Krievijā pēc jaunām tehnoloģijām ir izaudzēts mākslīgais tumšzilais dimants, kas sver 10,07 karātus.

Dimantu ražošanas tehnoloģijas

Lai audzētu dimantu no mikroskopiskām frakcijām, tiek izmantotas 2 metodes:

1. termobariskā metode. Dimanta pulveris tiek ievietots spiediena kamerā, kas ir pakļauts augsta spiediena un karstā gaisa iedarbībai. Šajā gadījumā kā katalizatorus izmanto metāla plēves. Cikla ilgums 7-10 dienas.

1. CDV metode. Dimanta sēklas ievieto vakuuma kamerā, kurā ir metāns. Elektriskais loks iznīcina gāzes molekulas, oglekļa atomi nosēžas uz izejmateriāla un kristalizējas. Akmeņi izaug 4-5 dienu laikā.

Sintezētajiem un dabīgajiem dimantiem ir viena un tā pati sastāvdaļa – ogleklis. Tikai dabīgam minerālam veidojas ilgs laiks (nav zināms, kā tas veidojas), un tas tiek izaudzēts laboratorijā dažu dienu laikā, kas ļauj apmierināt ne tikai juvelierizstrādājumu tirgus, bet arī juvelierizstrādājumu tirgus pieprasījumu. rūpnieciskais.

Ar to ražošanas process nebeidzas. Iegūtajiem paraugiem ir raupja melna virsma. Bet tas tiek noņemts slīpējot, un pēc griešanas akmens dzirksti.

Pirmo reizi dimants tika sintezēts pagājušā gadsimta otrajā pusē. Iekārtas tam bija tik dārgas, ka ieguve bija lētāka. Turpmāka nozares attīstība ļāva samazināt sintētisko kristālu izmaksas desmit reizes.

Mākslīgais un viltotais

Mākslīgie dimanti tiek augstu vērtēti, krāpnieki tos reti piedāvā īsto dimantu vietā. Ir akmeņi, kurus to spilgtā mirdzuma dēļ parasti sauc par dimanta aizstājējiem:

1. Cirkonijs - vājāks par moissanītu, gadu gaitā kļūst duļķains, ir sintētiskas izcelsmes.

1. Cirkoni ir sintezēti akmeņi un nav dārgi.

Bezkrāsains safīrs, rutilas, fabulīts, itrijs, gallijs, Swarovski kristāli, akrila polimēri ir izcili mirdzoši. Tos sauc par viltojumiem vai viltojumiem, jo ​​tiem ir atšķirīga struktūra un īpašības. Dimantiem līdzīgākais kristāls ir dabiskais minerāls moisanīts. Tam ir augsta izturība, spīdums un mirdzums tiek saglabāts daudzus gadus.

Izaugušiem akmeņiem ir 3 pamatkrāsas: dzeltena, zila un bezkrāsaina. Šīs krāsas laika gaitā nemaina savu piesātinājumu. Dzeltenos akmeņus ir vieglāk audzēt, tāpēc tie ir lielāki (līdz 2 karātiem). Ir oranži kristāli. Šo krāsu piešķir slāpekļa piemaisījumi, kad tas nonāk kristāla režģī. Grūtāk ir audzēt zilos dimantus (krāsu piešķir bora piemaisījumi). To izmērs nepārsniedz 1,25 karātus.

Bezkrāsainos dimantus ir grūti audzēt, jo nevar ļaut iekļūt netīrumiem, kas piešķir krāsu. Šādi kristāli ir mazāk pieejami, sver ne vairāk kā 1 karātu. Lai izgatavotu citu krāsu (rozā, sarkanā, zaļā) dimantus, pēc kultivēšanas tiek veikta īpaša apstrāde. Kristāla krāsu norāda cipars. Bezkrāsainajam ir skaitlis 1. Bet tie ir reti akmeņi un tos sauc par tīrā ūdens dimantu.

Mākslīgo dimantu ražošana ir pieprasīta. Papildus juvelierizstrādājumu ražošanai tos izmanto medicīnā, celtniecībā, elektronikā, nanotehnoloģijās. Kultivētie dimanti ir augstas tīrības pakāpes akmeņi, tiem ir nevainojams izskats un tie ir ļoti līdzīgi dabiskajiem.

Dimantus mīl visas sievietes uz planētas, taču ne visas var atļauties šādu greznību. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj izveidot mākslīgo dimantu, kas ir vairākas reizes lētāks nekā dabīgie akmeņi.

Dimants ir nepieciešams ne tikai skaistumam.

To izmanto rūpniecības sektorā, astronautikā, medicīnā un modes industrijā.

Kā parādījās mākslīgie dimanti

Dabīgais akmens bija zināms cilvēcei pirms vairākiem desmitiem gadsimtu. Neticama spožuma cienītāji bija gatavi maksāt apaļu summu par dimantu. Viltības cienītāji izdomāja visādus trikus, lai dabūtu naudu. Par dimantu tika izdalīts kalnu kristāls, kubiskais cirkonijs, moisanīts. Mākslīgā akmens radīšana vajāja cilvēci, un beigās zinātnieki sāka pētīt akmens sastāvu un uzbūvi.

Pateicoties savām unikālajām īpašībām, rotaslietai ir augsta cena juvelierizstrādājumu tirgū. Cietība, augsta siltumvadītspēja, spēcīga dispersija, optiskā caurspīdīgums un nodilumizturība – šīs īpašības novērtē ne tikai juvelieri, bet arī dažādu zinātņu jomu speciālisti no rūpniecības līdz medicīnai.

Lai visas dzīves sfēras varētu izmantot dimantus savā nozarē, cilvēki sāka izdomāt, kā audzēt dimantus.

Mākslīgos dimantus sauc par sintētiskajiem, tas ir, radītiem laboratorijā.

1950. gadā zviedru zinātnieki pirmo reizi sintezēja dārgakmeni, un dažus gadus vēlāk tirgū bija iespējams iegādāties mākslīgas izcelsmes akmeni, lai radītu rotaslietas. Nesen mūsdienu juvelierizstrādājumu tirgu gandrīz pilnībā pārstāv rotaslietas ar mākslīgiem akmeņiem.

Vienkāršs cilvēks diez vai spēs atšķirt viltojumu no īsta dārgakmens, tāpēc daudzi ražotāji izmanto cilvēku zināšanu trūkumu.

Audzēšanas process

Kā sauc mākslīgi audzētu dimantu - zina ikviens, kurš interesējas par tā ražošanas tehnoloģiju. Šobrīd ir vairākas mākslīgo rotaslietu sintētiskās ražošanas tehnoloģijas.

Visizturīgākā, bet tajā pašā laikā dārgākā ražošanas tehnoloģija - no kristāliskā oglekļa. Ogli ievieto speciālā presē, uz kuras sūkņi ar ūdens palīdzību rada augstu spiedienu, tādējādi apstrādājot materiālu.

Turklāt tāds īpašs materiāls kā aukstumaģents sasaldē ūdeni, tādējādi palielinot spiedienu 10 reizes. Nākamajā posmā kamerai tiek piegādāts spēcīgs strāvas lādiņš, un ūdens un elektrības ietekmē akmens tiek pārveidots. Atkausējot kameru, jūs varat iegūt gatavo mākslīgo produktu.

Sprādziens ar metāna palīdzību ļauj izveidot akmens masu – tā eksperti dēvē mākslīgo dimantu. Šī tehnoloģija ir lētāka nekā audzēšana no oglekļa.

Metānu var izmantot divos veidos. Lietojot pirmo, dimanti izrādīsies mazi, bet ar lielu gatavā produkta procentuālo daļu. Otrā metode ļauj veidot akmens masu, bet apstrādes temperatūra sasniegs 1100 grādus.

Populāri nosaukumi

Sintētiskajiem dimantiem tagad ir vairākas šķirnes. Galvenās no tām ir:

• kalnu kalns;
• rutila;
• kubiskais cirkonijs;
• moissanīts;
• feroelektrisks;
• fabulīts;
• cerusīts.

Cirkonija dioksīda gadījumā tiek izmantots nosaukums cirkons. Tomēr neaizmirstiet, ka cirkonijs neattiecas uz dabīgajiem akmeņiem. Savukārt kubiskā cirkonija oksīdam ir augsta izturība, augsta dispersija un refrakcijas pakāpe.

Kubiskais cirkonijs tik labi atdarina dimantu, ka ne visi eksperti to var atšķirt pirmajā reizē. Ja meklējat augstākās kvalitātes viltus spīdīgu akmeni, tad to var uzskatīt par moissanītu. Tā optiskā veiktspēja ir labāka nekā dimantam, un tā fizikālās īpašības nav zemākas par dabīgo dimantu. Moissanīts var kļūt par dimantu tikai pēc cietības. Rhinestones ir populārs produkts tirgū. Pateicoties svina stiklam, rhinestones skaisti spēlē saulē.

Piemērošanas joma

Gandrīz 90% no visiem akmeņiem tiek izmantoti rūpniecībā un zinātnē.

Tīrākie akmeņi tiek izmantoti nanotehnoloģijās, kā arī mašīnbūvē.

Ar viņu palīdzību jūs varat izveidot instrumentus ar palielinātu izturību.

Šie rīki ir:

• slīpripas;
• pulēšanas diski;
• urbt.

Sintētiskais dimants ir atradis plašu pielietojumu modes un skaistumkopšanas industrijā. Rhinestones izmanto apģērbā, kā arī rotaslietās un apavu dekorēšanai.

Mākslīgais materiāls ir lieliska alternatīva dabiskajam dimantam. Šādu akmeni var izmantot dažādās rūpniecības, modes un medicīnas jomās, kā arī izstrādājot īpašas nanotehnoloģijas.