Dirbtiniai deimantai: kaip jie atrodo, kaip jie gaunami ir kur naudojami?

Deimantai išsiskiria unikaliu struktūros tankiu, kuris leidžia akmeniui atlaikyti dideles apkrovas ir aukštą temperatūrą. Ši savybė naudojama kosmoso tyrimams ir plėtrai, medicinos prietaisų ir tiksliųjų laikrodžių gamyboje bei branduolinėje pramonėje. Nupjovus gražusis mineralas virsta deimantu, kurį labai vertina juvelyrai. Šiuolaikinės technologijos leidžia jį sukurti dirbtinėmis sąlygomis, sumažinant kainą neprarandant kokybės.

Aktyviai naudoti pramoniniu mastu dirbtiniai deimantai gaminami nuo 1993 m. Jų kokybė buvo tokia aukšta, kad juvelyrai reikalavo specialių bandymų akmenų autentiškumui nustatyti. Paprastam vartotojui skirtumas visiškai nebuvo akivaizdus, ​​todėl daugelis įmonių pradėjo naudoti kristalus prabangiems papuošalams kurti.

Šiuolaikinėse laboratorijose auginamos kelios šio sintetinio akmens rūšys: kerusitai, fabulitai, kalnų krištolas, feroelektrikai, moissanitai. Laikomas gražiausias ir švariausias cirkonio dioksido kubas, kuris vadinamas „kubiniu cirkoniu“. Jis naudojamas daugelyje pramonės sričių ir papildo Thomas Sabo ir Pandora mados namų kolekcijas.

Pagrindinės kultivuotų deimantų savybės:

• maža kaina, palyginti su natūraliais akmenimis (kaina 10-15 kartų mažesnė);
• pjovimo paprastumas;
• nėra paslėptų defektų, turinčių įtakos kietumui (oro burbuliukai, įtrūkimai);
• pilna tikro deimanto imitacija po pjovimo.

Gražių akmenų mėgėjų nuomonės išsiskyrė ir apie nenatūralaus akmens savybes. Kai kurie iš jų mano, kad tik tikras deimantas gali išvyti piktąsias dvasias, apsaugoti jo savininką nuo žalos ir blogos akies, padėti jam komerciniuose reikaluose.

Dirbtinius akmenis pastaraisiais metais kūrė gerai žinomi prekių ženklai Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops ir LifeGem. Šis verslas JAV laikomas pelningiausiu ir perspektyviausiu, nes žala aplinkai yra minimali. Be to, daugelis geologinių eksperimentų įrodo, kad deimantų formavimosi laikotarpis gamtoje baigėsi. Todėl naujų telkinių kūrimas greitai taps praeitimi.

Tikri deimantai buvo populiarūs šimtmečius. Brangūs deimantai puošė karališkus drabužius ir karūnas, buvo paveldimi ir pateko į daugelio šalių iždo aukso atsargas. Net ir šiandien briaunoti mineralai yra geriausia investicija ir kiekvienais metais jų vertė tik didėja.

Pirmąjį dirbtinį deimantą 1950 metais ASEA laboratorijoje gavo Švedijos mokslininkai. Po tyrimų jų patirtį 1956 metais pakartojo amerikiečių kompanija „General Electric“, tobulindama technologiją. Per kelis dešimtmečius atsirado naujų metodų ir pokyčių, kurie leido pakeisti sintetinio mineralo atspalvį, formą ir dydį. 1967 metais buvo gautas patentas brangakmenių auginimui.

Jų gamybos Sovietų Sąjungoje istorija prasideda nuo pirmojo akmens, kuris buvo susintetintas Fizikos ir aukšto slėgio institute praėjusio amžiaus 50-ųjų pabaigoje. Tačiau aktyvų darbą šia kryptimi vykdo mokslininkas OI Leipunsky, paskelbęs daug mokslinių darbų ir skaičiavimų dar 1946 m.

Tikras lūžis įvyko praėjusio amžiaus 60-ųjų pradžioje, kai jaunieji Maskvos aukšto slėgio laboratorijos mokslininkai sukūrė specialų spaudą. Su jo pagalba pavyko sukurti didelio masto sunkiųjų akmenų gamybą: tūris siekė tūkstantį karatų per dieną. Visi pagaminti pramoniniai deimantai buvo naudojami raketų ir mechanikos inžinerijos reikmėms, buvo eksportuojami, atnešdami milijardinį pelną.

Pastaraisiais metais naujas technologijas Rusijoje kūrė privatūs juvelyrikos namai ir mokslinės laboratorijos.

Pirmaujančių chemijos įmonių laboratorijose auginamus dirbtinius deimantus sunku atskirti nuo tikrų akmenų pagal skaidrumą ir ryškumą. Tačiau visi žinomi metodai reikalauja didelių investicijų ir yra daug pastangų reikalaujantys.

HPHT arba aukštas slėgis, aukšta temperatūra yra labiausiai paplitusi technologija. Mokslininkai į sintetinio kubinio cirkonio oksido pagrindą įdėjo tikrus 0,5 mm dydžio akmenis. Specialioje kameroje pagal veikimo principą, primenantį autoklavą, sukuriamas ne žemesnės kaip 1400 ° C temperatūros ir 55 000 atmosferų slėgio derinys. Ant natūralios bazės dedami įvairūs cheminiai junginiai ir grafito sluoksniai.

Po 10 dienų tokio poveikio susidaro stiprūs sigmos ryšiai, jungtys aplink pagrindą susidaro į kietą ir skaidrų akmenį.

Ši technologija yra viena iš pirmųjų dirbtinių mineralų auginimo srityje. Jis plačiai naudojamas, kai reikia sukurti ypač tvirtą ir aštrią deimantinę dangą, sukurti kokybiškus deimantus. Visi komponentai ir deimantinis substratas dedami į specialias kameras, kurios sukuria vakuumą. Užpildžius metanu, prasideda mikrobangų spindulių poveikis, gerai žinomas iš mikrobangų krosnelės darbo. Esant aukštai temperatūrai, cheminiai anglies junginiai pradeda tirpti ir jungtis su pagrindu.

CVD technologija gamina aukštos kokybės deimantus, kurie savo savybėmis nenusileidžia tikriems. Jų pagrindu kuriama technologija, skirta pakeisti dilimui atsparias kompiuterių plokštes, dielektrikus ir itin plonus skalpelius oftalmologijoje.

Vienas iš naujausių pasiekimų yra sprogstamosios sintezės metodas. Jis pagrįstas staigiu cheminio mišinio kaitinimu naudojant sprogimą ir vėlesnio susidariusio mineralo užšaldymą. Rezultatas yra natūraliai atsirandantis sintetinis deimantas, pagamintas iš kristalinės anglies. Tačiau didelė kaina verčia chemikus ieškoti naujų akmens masės sintezės galimybių.

Tarp visų deimantų sintetiniai akmenys užima tik 10% rinkos. Moteriškiems papuošalams gaminti naudojami nebrangūs kubiniai cirkonio kristalai. Jomis garsūs mados namai puošia vakarines sukneles, rankines, batus, naudoja išskirtiniu dekoru.

Daugiau nei 90% dirbtinių deimantų yra naudojami pramonėje. Pagrindinės kryptys:

• didelio tikslumo šlifavimo staklės, įrankiai kietoms medžiagoms pjauti;
• mikroelektronika ir kompiuterių gamyba;
• gynybos pramonė;
• robotika;
• unikalūs lazeriai akių chirurgijai;
• Mechaninė inžinerija;
• naujos staklės metalurgijoje;
• raketų mokslas.

Naujausi pažanga apima sintetinių deimantų naudojimą dirbtiniam lęšiui gaminti. Transplantacijos operacijos parodė, kad dėl pjovimo aiškumo ir lengvumo implantas idealiai tinka pacientui.

Pramonė gamina sintetinį deimantą, kuris yra toks panašus į natūralų kristalą, kad jam identifikuoti reikia atlikti daugybę laboratorinių tyrimų. Pažvelkime į dažniausiai pasitaikančius skirtumus.

• Visi dirbtinai išauginti deimantai turi specialų antspaudą. Jame pateikiamas įmonės ar laboratorijos, pagaminusios produktą, pavadinimas.

• Apžiūrai geriau naudoti galingą mikroskopą, o ne didinamąjį stiklą. Dirbtuvėse defektai nustatomi naudojant spektrografą, apšviečiami ultravioletiniais spinduliais.

• Tikri deimantai nereaguoja į elektromagnetinius laukus. Šią savybę galite naudoti kaip bandymo metodą: sintetinį akmenį traukia stiprus magnetas.

• Jei namuose reikia atpažinti deimantą, jis dedamas ant storo balto popieriaus. Atidžiai apžiūrėjus, aptinkamos augimo zonos, atsirandančios, kai esant aukštam slėgiui susidaro anglies sluoksnis.

• Natūralūs akmenys sukurti iš pačių mažiausių pavienių kristalų, todėl turi vienalytę struktūrą. Išsamiai žiūrint pro mikroskopą, atrodo, kad nenatūralūs produktai susideda iš daugybės mikroskopinių kristalų.

Vos per 10-15 sekundžių jie leidžia atskirti sintetiką nuo natūralaus akmens 95-98% tikslumu, suteikia maksimalią informaciją apie kristalo kokybę ir struktūrą.

Sintetinių deimantų gamyba aprašyta kitame vaizdo įraše.