Алмаз – природный минерал необыкновенной твердости, аллотроп углерода. Природные алмазы представляют огромную ценность на рынке драгоценных камешков. Алмазная пыль употребляется для производства разных бытовых инструментов, для распилки жестких горных пород, в галлактической, военной и компьютерной промышленности.
Известные месторождения кристаллов алмаза размещены на всех материках земного шара, не считая Антарктиды. Возраст естественных минералов насчитывает от нескольких сотен миллионов до нескольких млрд лет. Происхождение их может иметь магматическую, мантийную либо метеоритную природу. Большая часть ученых склоняется к магматической. Сущность теории сводится к тому, что углерод под колоссальным давлением в 10-ки тыщ атмосфер и температуре около 1000 градусов изменяет свою кристаллическую решетку и преобразуется в алмаз на глубине около 200 км. Потом он выносится магмой поближе к поверхности земли.
С конца 19 века предпринимались 1-ые пробы сотворения искусственных алмазов. Но они все оказались напрасными. Но, благодаря этим исследованиям, выяснилась одна особенность алмаза – при нагревании он преобразуется в графит. Позже было подтверждено, что графит является модифицированной формой алмаза. И было изготовлено предположение о способности оборотного процесса, т. е. перевоплощение графита в алмаз искусственным методом.В итоге исследовательских работ был получен муссанит – камень, близкий по своим свойствам твердости и теплопроводимости к алмазу.
В 1961 году группе русских ученых удалось синтезировать алмаз, но это были очень маленькие кристаллы, которые годились для абразивов, но не имели никакой ценности в ювелирном деле. Для их производства использовалась энергия взрыва, а самым дешевеньким сырьем для этого был и остается тротил. Этот способ получения маленьких алмазов до сего времени применяется в мире.Более современный метод получения синтетического алмаза – создание критерий (пресс), при которых графит перебегает в алмаз, а потом довольно медлительно осаждается на подложке, температура газовой среды колеблется от 700 до 900°С.
Все это просит колоссальных энергозатрат, специальной аппаратуры, печей, в каких можно достигнуть подходящей температуры и давления. Такие установки имеются на предприятиях, производящих синтетические алмазы. Потому, вопреки расхожему воззрению, вырастить алмаз в домашних критериях нереально. Если б это было так просто, рынок драгоценных камешков взорвался бы от богатства бриллиантов, выращенных на кухнях в духовках.Бриллиант – спецефическим образом обработанный, ограненный алмаз. Конкретно он представляет ювелирную ценность, неограненные алмазы стоят довольно недорого.
На разных форумах можно повстречать ряд «советов» по выращиванию алмазов в домашних критериях, которым обычный адекватномыслящий человек следовать не будет. К примеру, предлагается насыпать в трубу графит, «заправить» тротилом заварить трубу, отступить подальше и подорвать. Может быть, таким методом и можно что-то получить, к примеру, травмы либо тюремный срок, но алмазов вы точно не увидите.
Выращивание искусственных камней – задача, над которой многие годы бьются коллективы учёных. «Народные умельцы» тоже давно задаются вопросом о том, как вырастить алмаз в домашних условиях. Некоторые даже нашли способы его получения.
Создание искусственных алмазов
В природе алмаз образуется под воздействием высоких температур (более 1600 °С) и высокого давления (60-100 тысяч атмосфер). В естественных условиях формирование алмазов происходит сотни тысяч, а то и миллионы лет. Искусственные алмазы, по своим физическим характеристикам полностью соответствующие натуральным, можно вырастить за несколько месяцев. Для этого необходимо воссоздать естественные условия их образования.
Дома создать аппарат, поддерживающий настолько высокую температуру и нужное давление, пока ещё никому не удавалось. Но некоторые «мастера» делятся советами о том, как всё-таки можно это сделать. Например, советуют взять толстостенную трубу, графит и тротил. Затем сложить тротил и графит в трубу и заварить её. Утверждается, что если взорвать тротил, а потом суметь отыскать остатки трубы, то в них вы найдете малюсенькие алмазики. На практике же шанс покалечиться в сотни раз превышает вероятность получить таким образом алмаз.
Другие «умельцы» предлагают более безопасный метод создания алмазов. Для него понадобится только карандаш, провод, вода (лучше жидкий азот) и источник высокого напряжения (например, сварочный аппарат). Достаньте из карандаша грифель и привяжите к обоим его концам провод. Грифель с проводом положите в контейнер с водой и заморозьте (или используйте для этих целей жидкий азот). Достаньте грифель из морозильника, присоедините провода к сварочному аппарату. Считается, что как только вы пропустите через свою конструкции сильный разряд тока, грифель практически моментально превратится в алмаз. Конечно, такой метод можно опробовать в целях эксперимента, но всерьёз рассчитывать на получение искусственного алмаза не стоит.
Создание искусственных драгоценных камней
В отличие от алмазов, многие другие драгоценные камни можно вырастить дома. Для этого вам надо изготовить или купить аппарат Вернейля и запастись реагентами. Для создания искусственного рубина, например, пригодится соль двуокиси алюминия, имеющая незначительную примесь оксида хрома. Поместите её в накопитель горелки и расплавьте, наблюдая, как за несколько часов прямо на ваших глазах вырастет «рубин». Используя в качестве реагентов разные соли, вы сможете получить и другие виды драгоценных камней.
Выращивание кристаллов
Если вы рассматриваете возможность выращивания камней как интересный опыт, а не как способ обогащения, то можно пойти другим путём и вырастить не камни, а разноцветные кристаллы из соли, сахара или медного купороса.
Для выращивания солевых кристаллов сделайте насыщенный раствор, добавляя соль в стакан с тёплой дистиллированной водой до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Для получения разноцветных кристаллов воду можно подкрашивать пищевым красителем. После этого подвесьте над стаканом на ниточке небольшой кристалл соли так, чтобы он был полностью погружён в раствор. Уже через несколько дней кристалл вырастет. Точно так же выращиваются кристаллы медного купороса.
Кристаллы – это твердые тела, молекулы либо атомы, которые образуют кристаллическую решетку. Вырастить их дозволено с подмогой процесса кристаллизации растворов, паров либо расплавов, тот, что начинается при определенных условиях , скажем, перенасыщении пара, переохлаждении жидкости.
Вам понадобится
- - дистиллированная либо кипяченая вода;
- - химическая посуда для приготовления раствора;
- - лабораторный фильтр, тот, что дозволено заменить промокашкой либо ватой;
- - чистый лист бумаги.
Инструкция
1. Для выращивания прекрасного кристалла верной формы, нужен чистый раствор. Дабы его приготовить понадобятся: дистиллированная либо кипяченая вода, химическая посуда для приготовления раствора, лабораторный фильтр, тот, что дозволено заменить промокашкой либо ватой, чистый лист бумаги.
2. Дабы кристалл подрос огромным и прекрасным, требуется много времени. Это трудный и долгий процесс, тот, что требует осторожности и терпения. Вначале нужно приготовить небольшой кристаллик – затравку. Как только появятся первые кристаллики нужно предпочесть из них те, которые имеют особенно верную форму либо которые огромнее каждого нравятся.
3. Химический стакан наполните наполовину теплой водой и добавьте малыми долями соль. Раствор перемешайте позже всякой доли вещества. Как только оно перестает растворяться, все еще раз скрупулезно размешайте. Приготовленный раствор отфильтруйте в иной стакан, где будет расти кристалл, и накройте его бумагой. Теснее через неделю кристалл приметно вырастет.
4. Следует присматривать за тем, дабы при испарении раствора верхняя часть кристалла не оказалась на воздухе. Это его испортит. Дабы такого не случилось, добавляйте раствор в емкость по мере необходимости.
Стопроцентную точную информацию касательно подлинности камня вам может предоставить экстраординарно эксперт, ведающий толк в своем деле. Но все же случаются обстановки, когда подлинность в ювелирном магазине вам неотложно необходимо определить самосильно. Без соответствующего оборудования совладать с этим вряд ли удастся, впрочем существуют некоторые тесты, которые помогут ввам по крайней мере, выделить дюже очевидные подделки. Такие тесты базируются на том, что реальные алмазы могут, как проводить тепло, так и «крушить» свет.
Инструкция
1. Если вы пытаетесь «проверить» камень без оправы, то испробуйте легко положить его на всякий напечатанный текст. Если это подлинно алмаз, то буквы через камень вы не увидите. Алмаз слишком мощно ломает свет, так что в качестве увеличительного стекла не годится. Но через другие, менее дорогие камни, символы будут чудесно просматриваются.
2. Если просветить камень источником света, схожим на светодиод, то в примитивных камнях вы увидите точку света на иной стороне камня. Если это подлинный алмаз, то вокруг обода камня будет отражаться только ясное гало.
3. Испробуйте подышать на камень и сразу же посмотрите, затуманивается ли камень. Все камни на миг затуманятся, а вот достоверный алмаз неизменно будет оставаться чистым. Учтите, что камень, тот, что именуется муссанит, такой тест также восхитительно выдерживает, следственно для исключения ошибки отменнее каждого отправиться к отменному ювелиру.
4. Разглядеть камень также нужно небывало наблюдательно. В настоящих алмазах могут просматриваться маленькие частички других минералов, которые вдавились в камень в процессе его образования. Впрочем никаких пузырьков в реальном камне быть не может.
5. Посмотрите на краю камня – если они закруглены либо изношены, то это стекло. Если камень дюже чистый, без вкраплений, то это также не алмаз, а, скорее каждого, легкой кварц.
6. Немаловажно понять и тот факт, что достоверный алмаз не может стоить дешево и ни в коем случае не поддаваться соблазну приобрести «подлинный» алмаз за смешные деньги. Как водится, алмаз в ювелирном изделии вставляется так, дабы его задняя часть была открытой и доступной к осмотру.
7. Не проверяйте алмаз царапаньем по стеклу: да, данный камень крепкий, но повредить его таким методом абсолютно дозволено. А вот неестественные камни, которые теперь абсолютно благополучно «выращивают» на производстве, отличить будет нелегко даже эксперту.
Видео по теме
Вероятно, особенно увлекательно в школе проходили уроки физики и химии, на которых демонстрировались разные навыки. Данная инструкция не только дозволит освежить вам базовые умения по этим предметам, но и в домашних условиях вырастить прекрасные кристаллы . Из них получатся хорошие сувениры.
Вам понадобится
- - соль,
- - вода,
- - стакан,
- - нитка,
- - лист бумаги.
Инструкция
1. Помните, что выращивание кристаллов – это долгий процесс. Запаситесь терпением и определитесь, к какой дате вы бы хотели получить кристалл. В среднем у вас уйдет две-три недели.
2. Решите, из какого вещества вы будете выращивать свой кристалл. Подойдут разные соли (в том числе, соли для ванн) и даже сахар. Солевые кристаллы класснее растут, получаются больше крепкими и различными по цвету, следственно именно о них и пойдет речь дальше. Так, из традиционной поваренной соли вы получите белые, прозрачные кристаллы , из медного купороса – сине-голубые, из меди – красные. Не применяйте разные неестественные красители – они замедлят реакцию, изменят цвет раствора, но не самого кристалла.
3. На первом этапе вашего эксперимента вы обязаны получить интенсивный раствор пищевой соли (NaCl). Для этого в довольно теплую воду (ок. 60°С) надобно высыпать соль и скрупулезно размешивать. Желанно применять дистиллированную воду (если вы выращиваете медный купорос – непременно). Когда соль перестанет растворяться и станет выпадать в осадок, значит, достигнута нужная насыщенность. На 100 г воды в среднем уходит 35-40 г соли. Процедите раствор, дабы избавиться от мусора и лишней соли.
4. Возьмите зародыш (затравку), т.е. большой кристаллик той соли, которую вы используете. Разместите его на дно стакана с интенсивным раствором либо закрепите на нитке и опустите в раствор. Зародышей дозволено брать несколько.
5. Закутайте вашу емкость во что-то теплое, дабы раствор неторопливей остывал, и накройте листом бумаги, дабы в воду не попадала пыль. Позже чего начинается 2-й, самый долгий этап в выращивании кристаллов – ожидание.
6. Если вы все сделали верно, то через 3-4 дня зародыш не растворится, а начнет медлительно расти. По мере испарения воды, кристалл будет возрастать в размерах. Контролируйте ярус жидкости. При необходимости раз в неделю-две доливайте новейший раствор. Растущий зародыш отличнее ненужный раз из раствора не доставать. При соблюдении всех этих правил через какое-то время вы получите прекрасный кристалл, тот, что станет странным украшением вашего дома либо красивым презентом для ваших знакомых.
Видео по теме
С тех давнишних времен, когда общество впервой узнало о существовании прозрачного бесцветного камня, не уступающего по своей твердости лишь закаленной стали, теснее много воды утекло. Но невзирая на это алмаз не утратил своей изначальной ценности, наоборот, о существовании этого драгоценного камня и его замечательной красоте сегодня знают фактически все. И правда алмаз имеет уйма граней, нарисовать данный завораживающий камень нетрудно.
Вам понадобится
- - персональный компьютер;
- - программа Photoshop.
Инструкция
1. Запустите на компьютере программу Photoshop и откройте новейший документ, установив следующие параметры: разрешение 350 х 350 пикселов и белый фон. Сейчас комбинацией клавиш «Shift+Ctrl+N» сделайте новейший слой и настройте на нем цвет переднего плана (ласково-голубой).
2. Нарисуйте фигуру четырехугольной формы (для этого потребуется перо - Pen Tool). По внешнему виду эта фигура напоминать должна силуэты грядущего алмаз а: острый угол внизу, два тупых угла слева и еще один противоположно расположенный им острый угол. Правой клавишей компьютерного манипулятора щелкните по полученной фигуре. После этого выберите опцию «образовать выделенную область» и установите параметры растушевки на 0 pxl, удостоверивши правильность своих действием нажатием «ОК».
26 мая 2015 года Международный геммологический институт (IGI) в Гонконге выдал сертификат на необычный рекордный бриллиант массой 10,02 карата, цвета E и чистоты VS1. Подобные драгоценные камни не такая уже и редкость в ювелирном мире, но уникальность данного случая состояла в том, что камень не был добыт из земных недр, а был огранен из 32-каратного кристалла синтетического алмаза, выращенного российской компанией New Diamond Technology (NDT). «Это далеко не первый наш рекорд, — говорит генеральный директор компании Николай Хихинашвили. — Предыдущий, 5-каратный, продержался всего два месяца».
Роман Колядин, директор по производству, показывает мне небольшой цех в одном из технопарков неподалеку от Сестрорецка. Цех безлюден, лишь полтора десятка гидравлических прессов стоят вдоль стен. Это и есть «месторождение» — внутри прессов, в условиях высоких температур и давлений, микрон за микроном растут абсолютно безупречные алмазы. На пультах управления контроллеров у каждого пресса отражаются текущие параметры, но Роман просит снимать картинку так, чтобы эти данные не попали в кадр: «Общие принципы синтеза алмазов хорошо известны и используются в промышленности уже более полувека. А вот детали режимов синтеза — одно из ноу-хау нашей компании». Я обращаю внимание на прецизионные кондиционеры, поддерживающие микроклимат в цеху с точностью до десятых долей градуса. Неужели в такой точности есть необходимость? «Помните, мы сразу же закрыли за собой дверь, чтобы избежать сквозняка? — объясняет Роман. — Небольшие отклонения в температурном режиме могут серьезно повлиять на качество алмаза, и не в лучшую сторону. А мы всегда стремимся получить идеальное качество».
Процесс выращивания монокристаллов алмаза при высокой температуре (около 1500 °C, с нужным градиентом) и высоком давлении (50−70 тыс. атм.). Гидравлический пресс обжимает специальный контейнер, внутри которого находится металлический расплав (железо, никель, кобальт и др.) и графит. На подложке размещается одна или несколько затравок — небольших кристаллов алмаза. Сквозь камеру протекает электрический ток, разогревающий расплав до нужной температуры. В этих условиях металл служит растворителем и катализатором процесса кристаллизации углерода на затравке в форме алмаза. Процесс выращивания одного крупного или нескольких более мелких кристаллов длится 12−13 суток.
Подсмотрели у природы
История синтетических алмазов начинается с конца XVIII века, когда ученые окончательно поняли, что этот камень по своему составу является углеродом. В конце XIX века были попытки превратить дешевые варианты углерода (уголь или графит) в твердый и блестящий алмаз. Заявления об удачном синтезе делали многие известные ученые, такие как французский химик Анри Муассан или британский физик Уильям Крукс. Позднее, правда, было установлено, что никто из них на самом деле успеха не добился, и первые синтетические алмазы были получены только в 1954 году в лабораториях компании General Electric.
Более дешевый процесс осаждения алмаза из ионизированной углеводородной газовой среды на подложке, разогретой до 600−700°С. Для выращивания монокристаллов с помощью CVD требуется алмазная монокристаллическая подложка, выращенная с помощью HPHT. При осаждении на кремний или поликристаллический алмаз получается поликристаллическая пластина, имеющая ограниченное применение в электронике и оптике. Скорость роста — от 0,1 до 100 мкм/ч. Толщина пластин обычно ограничена 2−3 мм, поэтому вырезанные из нее алмазы можно использовать в качестве ювелирных, но их размер, как правило, не превышает 1 карата.
Процесс, который использовали для синтеза в GE, был «подсмотрен» у природы. Считается, что земные алмазы образуются в мантии, на глубине в сотни километров под поверхностью Земли, при высокой температуре (около 1300°С) и высоком давлении (около 50 000 атм.), а затем выносятся на поверхность магматическими породами, такими как кимберлиты и лампроиты. Разработчики GE обжимали с помощью пресса ячейку, внутри которой находился графит и железо-никелево-кобальтовый расплав, выступавший в качестве растворителя и катализатора. Этот процесс был назван HPHT (High Pressure High Temperature — высокое давление, высокая температура). Именно этот способ позднее стал коммерческим для получения недорогих технических алмазов и алмазных порошков (сейчас их производят миллиардами карат в год), а в 1970-х с его помощью научились изготавливать и ювелирные камни массой до 1 карата, хотя и весьма среднего качества.
Две основные технологии промышленного получения синтетических алмазов — это HPHT и CVD. Существует еще ряд экзотических методик, таких как синтез нанокристаллов алмаза из графита при взрыве или экспериментальный метод получения микронных алмазов из суспензии частиц графита в органических растворителях под воздействием ультразвуковой кавитации.
Обходной путь
С 1960-х годов в мире идет разработка еще одного метода синтеза алмазов — CVD (Chemical Vapor Deposition, осаждение из газовой фазы). В нем алмазы осаждаются на подогреваемую подложку из углеводородного газа, который ионизируется с помощью СВЧ-излучения или разогревается до высокой температуры. Именно на этот метод синтеза в начале 2000-х стали возлагать большие надежды и небольшие стартапы, и крупные компании типа Element Six, входящей в группу De Beers.
До последнего времени метод HPHT оставался сильно недооцененным. «Когда мы несколько лет назад покупали оборудование, нам все в одни голос говорили, что промышленные прессы пригодны разве что для синтеза алмазных порошков», — говорит Николай Хихинашвили. Все ресурсы выделялись на разработку CVD, а технология HPHT считалась нишевой, никто из специалистов не верил, что с ее помощью можно выращивать достаточно крупные кристаллы. Однако, по словам Николая, специалистам компании удалось разработать собственную технологию синтеза, которая буквально произвела в отрасли эффект разорвавшейся бомбы. Несколько лет назад в отчете одной из геммологических лабораторий так и было написано: «Вес данного бриллианта составляет 2,30 карата! Подобная величина бриллианта еще до недавнего времени была гарантом его природного происхождения».
Огранка алмазов для получения сверкающих бриллиантов — процесс долгий и не слишком впечатляющий для непосвященного человека. И выращенные, и натуральные алмазы обрабатываются совершенно одинаковым образом.
Лучшие друзья девушек
«Мы, конечно, не единственные, кто выращивает алмазы крупнее 5−6 карат, — объясняет Николай. — Но все остальные подчиняются принципу «два из трех»: крупные, качественные, коммерчески выгодные. Мы первые, кто научился получать крупные кристаллы алмаза высокого качества по приемлемой стоимости. На 32 прессах мы можем выращивать около 3000 карат в месяц, и это камни очень высокого качества — алмазы цвета D, E, F и чистоты от чистейших IF до SI, в основном типа II. 80% нашей продукции — это ювелирные алмазы массой от 0,5 до 1,5 карата, хотя мы можем вырастить под заказ алмаз любого размера». В качестве доказательства Николай протягивает мне кристалл размером с 10-рублевую монету: «Вот это, например, 28 карат. Если огранить его, получится бриллиант карат в 15».
В начале 2000-х мировой алмазный монополист, компания De Beers, была сильно обеспокоена грядущим выходом на ювелирный рынок синтетических алмазов, опасаясь, что это может подорвать бизнес. Но время показало, что бояться нечего — синтетические алмазы занимают очень малую долю ювелирного рынка. К тому же за это время были разработаны методы исследований, которые позволяют достаточно уверенно идентифицировать выращенные алмазы. Признаками синтеза являются включения металла, в цветных алмазах можно рассмотреть секторы роста, к тому же HPHT, CVD и натуральные природные алмазы в УФ-лучах имеют разный характер люминесценции.
В зависимости от содержания азота алмазы относят к одному из двух основных типов. Алмазы типа I содержат до 0,2% азота, атомы которого расположены в узлах кристаллической решетки группами (Ia) или по одиночке (Ib). Тип I преобладает среди природных алмазов (98%). Как правило, такие камни редко бывают бесцветными. Алмазы типа IIa практически не содержат азота (менее 0,001%), среди природных камней их всего 1,8%. Еще реже (0,2%) встречаются безазотные алмазы с примесью бора (IIb). Атомы бора в узлах кристаллической решетки обуславливают их электропроводность и придают алмазам голубоватый оттенок.
«Как относятся потребители к выращенным алмазам? Хорошо, — говорит Николай, — особенно современная молодежь. Для них важно, что эти алмазы бесконфликтны и созданы людьми с помощью высоких технологий без вмешательства в природу. Ну и цена примерно вдвое ниже. Конечно, в сертификате написано, что камни выращенные, но ведь носят-то кольцо с бриллиантом, а не сертификат! А по физическим и химическим свойствам наши алмазы идентичны природным».
Пока что большую часть прибыли дает изготовление алмазов для ювелирного рынка. Однако, скорее всего, в ближайшие годы возникнет огромный спрос на выращенные алмазы и алмазные пластины для специальной оптики, микроэлектроники и других высокотехнологичных промышленных применений.
От украшений к промышленности
Ювелирные алмазы — это прибыльная часть бизнеса NDT, но завтрашний день принадлежит другому направлению. Технический директор компании NDT Александр Колядин любит говорить: «Если из алмаза уже ничего больше нельзя изготовить, сделай бриллиант». На самом деле наиболее перспективный рынок для крупных высококачественных синтетических алмазов — это промышленность. «Ни один природный алмаз не годится для использования в специальной оптике или электронике, — говорит Александр Колядин. — В них слишком много дефектов. А пластины, вырезанные из наших алмазов, имеют почти идеальную кристаллическую решетку. Некоторые исследовательские организации, которым мы предоставляем наши образцы для изучения, с трудом могут поверить в измеренные параметры — настолько они идеальны. И не просто отдельные образцы — мы можем уверенно обеспечить повторяемость характеристик, что для промышленности жизненно важно. Алмазы — это теплоотводы, это окна для специальной оптики и для синхротронов, и, конечно, силовая микроэлектроника, над созданием которой сейчас работают во всем мире».
«Промышленное направление пока составляет 20% нашего производства, но года через три мы планируем довести его до 50%, тем более что спрос быстро растет. Сейчас мы в основном делаем пластины 4 х 4 и 5 х 5 мм, вырезали по заказу несколько 7 х 7 и 8 х 8 мм и даже 10 х 10 мм, но это пока не массовое производство. Наша следующая цель, — говорит Николай Хихинашвили, — это перейти к изготовлению дюймовых алмазных пластин. Это тот минимум, который очень востребован в массовой электронной и оптической промышленности. Для получения таких пластин нужно вырастить кристалл алмаза массой в сто карат. Это наш план на ближайшее будущее». «На десятилетие?» — уточняю я. Николай с огромным удивлением смотрит на меня: «Десятилетие? Мы собираемся сделать это до конца года».
Алмазы привлекали человечество еще с давних времен. Необычайная красота этих камней стала причиной их использования для создания разных украшений. Однако позже люди выявили и другие полезные свойства алмазов - их уникальную прочность и твердость. Для обеспечения потребностей производства природа не создала много этого материала, поэтому у людей возникла идея - изготовлять алмазы искусственным путем.
Ценность алмазов
Алмаз считается уникальным камнем, обладающим редким сочетанием важных характеристик: сильная дисперсия, большая теплопроводность, твердость, оптическая прозрачность, износостойкость. Из-за своих физико-механических свойств алмазы высоко ценятся не только ювелирными экспертами, но и широко применяются в разных отраслях промышленности. Так, этот драгоценный камень используют в медицине, оптике и микроэлектронике.
Но в полной мере удовлетворить производственные потребности чистыми природными алмазами очень сложно и довольно дорого. По этой причине человечество начало задумываться над тем, как сделать искусственный алмаз. Синтетический камень должен был не только обладать важными свойствами настоящего алмаза, но и иметь более совершенную кристаллическую структуру, что очень важно для высокотехнологических областей.
Как возникли синтетические алмазы
Потребность в создании синтетического камня возникла очень давно. Но на практике осуществлена лишь в XX веке. До этого времени ученые не могли придумать технологии изготовления алмазов, хотя сумели установить, что они являются родственниками с обыкновенным углеродом. И через несколько десятков лет был создан первый синтетический алмаз, который получили из графита под воздействием высокой температуры и давления путем Именно с этого момента началось производство искусственных алмазов, которые сегодня применяются во многих элементах разного оборудования и инструментах.
Технологии производства алмазов
В наше время для получения синтетического камня используют несколько технологий, каждая из которых имеет свои особенности. Самая надежная, но наиболее дорогостоящая технология заключается в производстве алмаза из кристаллического углерода, который помещают для обработки в специальный пресс. Сначала на обрабатываемый материал мощными насосами подается вода. Таким образом создается Затем вода замерзает под действием хладагента, в результате чего давление увеличивается до 10 раз. На последнем этапе камера, в которой находится углерод, подключается к и подается на несколько долей секунды мощный ток. Под одновременным воздействием температуры и давления происходит преобразования графита в твердый камень. После этой фазы пресс размораживают, сливают жидкость и достают готовый искусственный алмаз.
Выращивание алмаза метаном
Еще используют более простую технологию производства синтетического камня - метод взрыва, который позволяет нарастить искусственный кристалл под действием метана. Очень часто производство искусственных алмазов происходит по двум технологиям. Дело в том, что в первом случае удается получить наивысший процентный выход алмазов, но они будут очень маленькими. Вторая технология позволяет существенно нарастить полученный синтетический камень с помощью обдувания метаном под воздействием температуры около 1100 ºС. Метод взрыва дает возможность получить искусственный алмаз любой величины.
Виды искусственных алмазов
В наше время производят много разновидностей синтетических алмазов: фианит, муассанит, страз, сегнетоэлектрик, рутил, фабулит, церуссит. Наиболее совершенной подделкой алмаза считается фианит, или кубик циркония. Он являет собой Поэтому многим неоднократно приходилось слышать, как называется искусственный алмаз цирконом. Хотя он не имеет никакого отношения к натуральному дорогостоящему камню.
Фианит характеризуется большой твердостью, высокой степенью дисперсии и преломления. Благодаря своим свойствам этот камень отлично имитирует настоящий алмаз и широко используется в ювелирной промышленности. Даже эксперты невооруженным глазом практически не могут отличить подделку от оригинала, поскольку они играют одинаково.
Самым качественным аналогом алмаза считается муассанит. У него такие же физические свойства, как у натурального камня, а по оптическим показателям он даже лучше. Единственный его недостаток - он уступает в твердости.
Особой популярностью пользуются стразы, изготовленные из свинцового стекла, состоящего из окиси свинца. Благодаря своему составу эти камни потрясающе играют на свету и имеют блеск, идентичный блеску алмазов.
Где применяются синтетические алмазы
Искусственный алмаз широко используется ювелирными заводами для изготовления роскошных украшений, которые не только выглядят красиво, но и весьма доступны по цене. Изделия с поддельными камнями смотрятся не хуже и отлично носятся.
Также выращивание искусственных алмазов является неотъемлемой частью современной промышленности. На их основе производятся сверхпрочные инструменты: алмазные пилы, полирующие диски, долота, сверла, скальпели, ножи, разные резцы и пинцеты. Техника и оборудование, изготовленные из алмазного материала, позволяют обрабатывать наиболее прочные сплавы и сырье. Кроме того, алмаз обеспечивает максимальную точность в машинах и приборах.
Как создать искусственный алмаз в домашних условиях
Некоторые эксперты утверждают, что вырастить синтетический алмаз возможно в домашних условиях. Но самостоятельное изготовление искусственных алмазов потребует немало усилий и затрат времени. Мы расскажем, как вырастить минерал из соли, внешне отдаленно напоминающий алмаз.
Итак, для создания такого камня понадобится поваренная соль, химическая посуда, чистый лист бумаги и лабораторный фильтр. Сначала следует приготовить маленький кристалл. Для этого нужно наполнить химический стакан на 1/5 часть солью, залить наполовину теплой водой и перемешать. Если она растворилась, значит, нужно досыпать еще немного. Соль нужно добавлять до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем раствор профильтровать в другую посуду, в которой и будет расти камень, и накрыть бумагой. Все время нужно контролировать уровень раствора. Камень не должен оказаться в воздухе. Если раствор испарился, нужно приготовить новый и долить.
Люди, которые делали такие опыты, утверждают, что на протяжении недели домашний алмаз искусственный должен заметно подрасти.
Стоимость искусственного алмаза
В современном мире синтетические камни заняли отдельный сегмент рынка ювелирных украшений. Получение искусственных алмазов постоянно усовершенствуется. Ученые изобретают новые камни, которые мгновенно получают массовую популярность, а более старые утрачивают спрос и постепенно исчезают с рынка. Например, в середине XX века для имитации алмазов в украшения вставляли искусственный рутил. Затем его заменили на фианит. А в 90-х гг. все предыдущие вытеснил муассанит.
Цены на искусственный алмаз зависят от размера, огранки и технологии производства. Многие люди ошибочно считают, что синтетические камни - это обычное стекло, и не видят в них никакой ценности. Но на самом деле такие алмазы часто стоят немалых денег, а некоторые из них являются довольно редкими. Так, иные разновидности искусственного алмаза могут стоить больше, чем природные аналоги.
Среди синтетических алмазов наиболее популярными считаются фианиты разного цвета. Их средняя стоимость за карат в ограненном виде колеблется от 1 до 5 долларов США. А известный алмазный аналог муассанит стоит намного дороже - 70-150 долларов США за карат.
Значимым факторов формирования цены на камни является цвет. Так, стоимость алмаза желтого цвета составляет 40-50 долларов за 0,2 карата, но за камень оранжево-розовой окраски в зависимости от размера придется заплатить около 3000 долларов.
Мировые лидеры
В течение последних лет мировыми лидерами по производству синтетических камней считаются Китай, Япония, США и Россия. Наиболее активно развивает это направление Китай, постоянно изобретая новые технологии синтеза.
По своим физическим свойствам и по химическому составу драгоценные камни, полученные синтетическим путем, практически не отличаются от натуральных. Далеко не все изделия, продающиеся в ювелирных магазинах, содержат натуральные камни. И это вполне нормально. Рассмотрим, как открыть свой бизнес на выращивании кристаллов рубина в домашних условиях.
Основная проблема заключается в том, что большая часть натуральных камней не обладает всеми необходимыми характеристиками, чтобы красоваться в ювелирном украшении. Камни, полученные в заводских или лабораторных условиях, имеют практически одинаковые характеристики. Кроме того, синтетическое производство драгоценности обходится дешевле, нежели добыча натурального в глубоких и опасных для жизни шахтах.
Выращивание с использованием ограниченных солей
Для данного метода подойдут алюмокалиевые квасцы. Дома лучше всего выращивать кристаллы из медного купороса. Они плохо растут из обычной соли. А вот медный купорос и купить легко, и з него растут очень красивые синие искусственные драгоценные камни.
1. Подготавливаем емкость. В ней будем делать насыщенный раствор соли. Насыпаем несколько столовых ложек соли, заливаем ее водой и размешиваем. Досыпаем соль, пока она не перестанет растворяться. Используйте горячую воду, чтобы не ошибиться с пропорциями. Есть кривые растворимости для разных солей. Они показывают, сколько граммов может раствориться в 100 мл воды при определенной температуре.
Кривые растворимости
2. Фильтруем раствор. Этот шаг очень важный, особенно если вы покупаете медный купорос в магазине для сада и огорода. Если раствор будет грязным, кристалл вырастет с дефектами. Оставляем раствор на сутки, чтобы из него выпали лишние кристаллы. Они оседают на дне стакана и служат нам затравкой (главным элементов, на котором будут наращиваться новые).
3. Привязываем кристалл к леске. Леску обматываем на карандаш и вешаем это приспособление на стакан с насыщенным раствором. С течением времени вода испаряется, насыщенность раствора увеличивается. Излишек вещества, которое не может раствориться, оседает на наше изделие.
4. Раз в две недели добавляем в стакан насыщенный раствор. Зачем это делать? Со временем вода испаряется и на каком-то моменте роста ее будет недостаточно и рост прекратится.
Важно! Добавляемый раствор должен быть такой же температуры, как и раствор, где растет кристалл. Если она будет высшей, можем все испортить.
5. Через три месяца вынимаем кристалл и высушиваем его салфеткой.
6. Покрываем изделие 1-2 слоями бесцветного лака для ногтей. Это необходимо, чтобы он не высыхал и не терял свой блеск. После высыхания изделие можно брать руками.
Вот какие замечательные рубины можно вырастить в домашних условиях!
