Как делают искусственные алмазы: технология производства. Как сделать алмазы из арахиса

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 электрическим шинам 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.

Алмаз используется человеком уже более двухсот лет. Раньше из этого минерала делали исключительно ювелирные украшения, но теперь его широко применяют в разных областях промышленности.

Алмаз известен прежде всего своей твердостью: по шкале Мооса он определяется десятью баллами, что является максимально высокой оценкой. А придать алмазу огранку можно лишь при помощи другого алмаза, так как никакое другое вещество не способно нарушить его прочность.

Что делают из алмазов?

Две главные характеристики алмаза, такие как эстетика (красота) и уникальная прочность, создают два основных направления использования этого минерала человеком.

Алмаз нашел применение в следующих отраслях:

• Ювелирные украшения. Большинству известно, как называется обработанный алмаз. Из алмаза делают , придавая ему особую огранку. Бриллианты имеют разные размеры, цвет и форму. Они вставляются в кольца, серьги, кулоны, браслеты и другие украшения в самых разнообразных стилях. Дороговизна таких украшений объясняется высоким уровнем монополизации этого рынка. Так, половина мировой добычи алмазов приходится на фирму «Де Бирс». Алмазные месторождения находятся в Африке, Намибии, Ботсване и Танзании.
• Изготовление свёрл, резцов, пил, ножниц и ножей. На основе алмаза, благодаря его исключительной твердости, налажено производство различных инструментов, в том числе хирургических. Алмазная составляющая обеспечивает возможность моделировать мельчайшие детали инструментов, сохраняя их крайне прочными.
• В промышленности широко применяется не только минерал в чистом виде, но и алмазный порошок. Он, в свою очередь, добывается двумя способами: как отход при обработке природных алмазов, так и путем искусственного синтеза. Из алмазного порошка изготавливают абразивные вещества, точильные круги, режущие инструменты и др.
• Алмаз нашел свое применение в области микроэлектроники благодаря теплопроводным свойствам и высокому пробивному напряжению.
• Минерал используется в квантовых компьютерах.
• В ядерной промышленности .
• В часовой промышленности .
• На базе алмаза изготавливают полупроводниковые приборы (с использованием допированных пленок алмаза).

Для чего используются алмазы?

Название этого минерала можно перевести как «наитвердейший» (ал-мас) с арабского или «несокрушимый» (адамас) с греческого языка.

Несмотря на то что людям издавна была известна непревзойденная твердость этого вещества, до конца 20 века его использовали в основном в качестве украшения. Ювелиры выделяют более 1000 видов этого камня, деля его по цвету, насыщенности окраски, степени прозрачности, наличию трещин и др.

На данный момент алмазный потенциал развитых стран имеет сильнейшее влияние на экономику. Алмаз применяется при обработке самых разных материалов, используется в сфере бурения горных пород, при процессе волочения проволоки, широко известен своими точильными свойствами. Его твердость в 150 раз превосходит твердость .

Алмазной обработке подвергаются такие вещества, как:

• Цветные металлы;
• Черные металлы;
• Стекло;
• Пластмасса;
• Твердые сплавы;
• Каучук;
• Различные синтетические вещества.

Такая техника имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки:

1. В значительной степени повышается качество изготавливаемой продукции
2. В десятки и сотни раз увеличивается производительность труда
3. Сильно продлевается срок службы изготовленных деталей благодаря идеальной шлифовке и отсутствию микротрещин.

Алмазные порошки

Отдельного внимания заслуживает алмазный порошок , который широко применяется во многих отраслях промышленности.

Благодаря таким порошкам, впервые удалось сконструировать особые свёрла, позволяющие делать тончайшие отверстия в очень хрупких материалах, а также эффективно работать с твердыми поверхностями. такой порошок широко применяют на гранильных фабриках.

Благодаря ему, тусклые и невзрачные камни получаются сверкающими и яркими.

Алмаз как детектор излучения

Заряженные частицы производят особую вспышку в алмазе, в результате чего возникает токовый импульс. Благодаря этому свойству, данный минерал может служить детектором ядерного излучения и использоваться как счетчик быстрых частиц.

Такой счетчик многократно превосходит по своим качествам газовые аналоги и другие кристаллические приборы.

Чем обрабатываются алмазы?

Как делают огранку алмаза? Этот минерал подается шлифовке, полировке и огранке лишь при помощи такого же алмаза. Открытие свершилось в Индии, когда один из ювелирных мастеров заметил, что если потереть один камень о другой, блеск обоих становится значительно более выраженным.

Но секрет, чем шлифуют алмазы, как и искусство огранки камня, долгое время хранился в тайне. Первым европейцем, сумевшим обработать алмаз, стал мастер Людвиг Беркем.

Еще один способ обработки алмазов – это распилка . Пилить этот минерал люди научились многим позже, нежели делать бриллианты.

Раньше для этого применяли специальную стальную проволоку, но процесс был очень длительным: иногда на это уходили годы. На сегодняшний день распилка алмазов намного упрощена. Для этого используют тончайшие бронзовые фрезы с особой эмульсией, в состав которой входит алмазная пыль.

Стоимость алмазов

Существует целая наука, занимающаяся вычислением стоимости алмазов. зависит от его редкости, которая, в свою очередь также имеет ряд критериев.

Например, чем чище камень и чем больше его удельный вес, тем реже его можно встретить в природе. Для изготовления ювелирного алмаза, достоинством в один карат, нужно обработать в среднем 260 тонн руды.

Но конечная цена алмаза зависит не столько от издержек добычи, сколько от состояния рынка на определенный момент. Есть и более определенные критерии: так, неограненный камень будет иметь стоимость в 2 раза меньше, нежели ограненный бриллиант. Связано это с тем, что высокий дисконт готового алмаза покрывает все расходы и риски в процессе обработки.

Существует 4 общепринятых показателя, влияющих на цену бриллианта:

• Огранка.
• Цвет (в сущности его отсутствие).

Таким образом, при расчете стоимости одного карата учитываются все вышеперечисленные факторы, а также соотношение спроса и предложения. Второе является наиболее весомым критерием определения цены бриллианта.

Кроме того, существует специфика анализа каждого камня и более узкие классификации алмазов.

Как выглядит алмаз?

Отвечая на вопрос, как выглядит алмаз в природе , можно смело признать, что довольно непривлекательно. Камень имеет шершавую поверхность, блеклый цвет и зачастую покрыт сероватой коркой с трещинками. Бриллиант из алмаза делает лишь тщательная и качественная огранка камня, включающая в себя множество этапов.

Если говорить научно, то алмаз считается минералом, имеющим форму аллотропного кубического углерода.

Алмаз имеет следующие особенности:

• Дисперсия.
• Способность проводить тепло.
• Высочайший уровень твердости.
• Высокая степень преломления.
• Низкий показатель трения на воздухе по металлу.
• Высочайшая стойкость к стиранию.
• Самая высокая упругость в сравнении с другими минералами.
• Наиболее низкий коэффициент сжатия.
• Люминесценция. В результате воздействия ультрафиолетовых, рентгеновских и катодных лучей, алмаз светится разными цветами и отбрасывает блики.
• Кроме того, алмаз обладает уникальными свойствами диэлектрика.

Как распознать поддельные алмазы?

Порой бывает чрезвычайно сложно отличить настоящий бриллиант от подделки, и это под силу только настоящему эксперту.

Однако, есть ряд способов, которые помогут выявить подделку:

Таким образом, отличить настоящий бриллиант от подделки довольно непросто, но используя ряд хитростей, всё же возможно.

Вам понадобится

• - дистиллированная или кипяченая вода;
• - химическая посуда для приготовления раствора;
• - лабораторный фильтр, который можно заменить промокашкой или ватой;
• - чистый лист бумаги.

Инструкция

Для выращивания красивого кристалла правильной формы, необходим чистый раствор. Чтобы его приготовить потребуются: дистиллированная или кипяченая вода, химическая посуда для приготовления раствора, лабораторный фильтр, который можно заменить промокашкой или ватой, чистый лист бумаги.

Чтобы кристалл вырос большим и красивым, требуется много времени. Это сложный и длительный процесс, который требует осторожности и терпения. Сначала надо приготовить маленький кристаллик – затравку. Как только появятся первые кристаллики необходимо выбрать из них те, которые имеют наиболее правильную форму или которые больше всего нравятся.

Химический стакан наполните наполовину теплой водой и добавьте малыми порциями соль. Раствор перемешайте после каждой порции вещества. Как только оно перестает растворяться, все еще раз тщательно размешайте. Приготовленный раствор отфильтруйте в другой стакан, где будет расти кристалл, и накройте его бумагой. Уже через неделю кристалл заметно подрастет.

Следует присматривать за тем, чтобы при испарении раствора верхняя часть кристалла не оказалась на воздухе. Это его испортит. Чтобы такого не произошло, добавляйте раствор в емкость по мере необходимости.

Обратите внимание

В процессе роста главного кристалла в растворе могут появляться и расти другие кристаллики, которые необходимо удалять не реже раза в две недели.

Полезный совет

Фильтровать раствор лучше всего через лабораторный фильтр, но если его нет, то можно использовать промокашку или вату. Чем он плотнее, тем чище будет жидкость.

Источники:

• как получить алмаз

Стопроцентную точную информацию касательно подлинности камня вам может предоставить исключительно специалист, знающий толк в своем деле. Но все же случаются ситуации, когда подлинность в ювелирном магазине вам срочно нужно определить самостоятельно. Без соответствующего оборудования справиться с этим вряд ли удастся, однако существуют некоторые тесты, которые помогут ввам по крайней мере, выделить очень явные подделки. Такие тесты основываются на том, что настоящие алмазы могут, как проводить тепло, так и «ломать» свет.

Инструкция

Если вы пытаетесь «проверить» без оправы, то попробуйте просто положить его на любой напечатанный текст. Если это действительно алмаз, то буквы сквозь камень вы не увидите. Алмаз слишком сильно ломает свет, так что в качестве увеличительного стекла не годится. Зато сквозь другие, менее дорогие камни, символы будут отлично просматриваются.

Если просветить камень источником света, похожим на светодиод, то в простых вы увидите точку света на другой стороне камня. Если это настоящий алмаз, то вокруг обода камня будет отражаться только светлое гало.

Попробуйте подышать на камень и сразу же посмотрите, затуманивается ли камень. Все камни на мгновение затуманятся, а вот подлинный алмаз всегда будет оставаться чистым. Учтите, что камень, который называется муссанит, такой тест также великолепно выдерживает, поэтому для исключения ошибки лучше всего отправиться к хорошему ювелиру.

Рассмотреть камень также необходимо необычайно внимательно. В настоящих алмазах могут просматриваться маленькие частички других , которые вдавились в камень в процессе его формирования. Однако никаких пузырьков в настоящем быть не может.

Посмотрите на грани камня – если они закруглены или изношены, то это стекло. Если камень очень чистый, без вкраплений, то это также не алмаз, а, скорее всего, простой .

Немаловажно осознать и тот факт, что подлинный алмаз не может стоить дешево и ни в коем случае не поддаваться соблазну купить «настоящий» алмаз за . Как правило, алмаз в ювелирном изделии вставляется так, чтобы его задняя часть была открытой и доступной к осмотру.

Видео по теме

Пожалуй, наиболее интересно в школе проходили уроки физики и химии, на которых демонстрировались различные опыты. Данная инструкция не только позволит освежить вам базовые знания по этим предметам, но и красивые кристаллы . Из них получатся отличные сувениры.

Вам понадобится

• - соль,
• - вода,
• - стакан,
• - нитка,
• - лист бумаги.

Инструкция

Помните, что выращивание – это длительный процесс. Запаситесь терпением и определитесь, к какой дате вы бы хотели получить кристалл. В среднем у вас уйдет две-три недели.

Решите, из какого вы будете выращивать . Подойдут различные соли (в том числе, соли для ванн) и даже сахар. Солевые кристаллы лучше , получаются более прочными и по цвету, поэтому именно о них и пойдет речь дальше. Так, из обычной поваренной соли вы получите белые, прозрачные кристаллы , из медного купороса – сине- , из меди – красные. Не применяйте различные искусственные красители – они замедлят реакцию, изменят цвет раствора, но не самого кристалла.

На первом этапе вашего эксперимента вы должны получить насыщенный раствор пищевой соли (NaCl). Для этого в достаточно теплую воду (ок. 60°С) нужно высыпать соль и тщательно размешивать. Желательно использовать дистиллированную воду (если вы выращиваете медный купорос – обязательно). Когда соль перестанет растворяться и станет выпадать в осадок, достигнута необходимая . На 100 г воды в среднем уходит 35-40 г соли. Процедите раствор, чтобы избавиться от мусора и лишней соли.

Возьмите зародыш (затравку), т.е. крупный кристаллик той соли, которую вы используете. Поместите его на дно стакана с насыщенным раствором или закрепите на нитке и опустите в раствор. Зародышей можно брать несколько.

Закутайте вашу емкость во что-то , чтобы раствор медленнее остывал, и накройте листом бумаги, чтобы в воду не попадала пыль. После чего начинается второй, самый длительный этап в выращивании кристаллов – ожидание.

Если вы все сделали , то через 3-4 дня зародыш не растворится, а начнет медленно расти. По мере испарения воды, кристалл будет увеличиваться в размерах. Контролируйте уровень жидкости. При необходимости раз в неделю-две доливайте новый раствор. Растущий зародыш лучше лишний раз из раствора не доставать. При соблюдении всех этих правил через какое-то время вы получите красивый кристалл, который станет необычным украшением вашего дома или прекрасным подарком для ваших знакомых.

Видео по теме

С тех давних времен, когда человечество впервые узнало о существовании прозрачного бесцветного камня, не уступающего по своей твердости лишь закаленной стали, уже много воды утекло. Но несмотря на это алмаз не потерял своей первоначальной ценности, напротив, о существовании этого драгоценного камня и его восхитительной красоте сегодня знают практически все. И хотя алмаз имеет множество граней, нарисовать этот завораживающий камень несложно.

Вам понадобится

• - персональный компьютер;
• - программа Photoshop.

Инструкция

Запустите на компьютере программу Photoshop и откройте новый документ, установив следующие параметры: разрешение 350 х 350 пикселов и белый фон. Теперь комбинацией клавиш «Shift+Ctrl+N» создайте новый слой и настройте на нем цвет переднего плана (нежно-голубой).

Нарисуйте фигуру четырехугольной формы (для этого понадобится перо - Pen Tool). По внешнему виду эта фигура напоминать должна контуры будущего а: острый угол внизу, два тупых угла слева и еще один противоположно расположенный им острый угол. Правой клавишей компьютерного манипулятора щелкните по полученной фигуре. Затем выберите опцию «образовать выделенную область» и установите параметры растушевки на 0 pxl, подтвердив правильность своих действием нажатием «ОК».

С помощью инструмента «Paint Bucket» выполните заливку фигуры цветом, который был установлен для переднего плана.

Выделите прямоугольную область: одна сторона прямоугольника должна быть биссектрисой, выходящей из нижнего угла, а вторая, проходящая параллельно ей, должна проходить несколько правее правого угла фигуры. Обрежьте обведенную часть: нажмите DELETE либо залейте эту область белым цветом.

С помощью сочетания клавиш «Ctrl+J» продублируйте слой, а затем поверните его по горизонтали, выполнив следующую последовательность действий: Edit > Transform > Flip Horizontally.

Объедините два слоя путем нажатия «Ctrl+E». Начинает вырисовывать алмаз .

Для создания нового слоя нажмите следующую комбинацию клавиш: Shift+Ctrl+N. В его параметрах установите черный цветом переднего плана. Затем выделите алмаз , после чего перейдите в раздел «Редактирование» - «Выполнить обводку» и нажмите «ОК».

Создайте новый слой и с помощью инструмента «Перо» нарисуйте двумя линиями горизонтальную границу, а после залейте эту область черный цветом.

Создайте новый слой и, используя «Перо», нарисуйте двумя линиями первую вертикальную границу. Затем, выбрав «Образовать выделенную область», залейте черным цветом вертикальную границу. Аналогично нарисуйте вторую вертикальную границу и выделите ее черным цветов.

Откройте новый слой. Отредактируйте в нем параметры, установив белый цветом переднего плана. Затем возьмите кисть (параметры 200 px) и придайте алмаз у блеск.

Удалите белый слой и объедините все слои путем нажатия комбинации клавиш «Ctrl + Shift + E». Наш алмаз готов!

Видео по теме

В этой статье:

«Как делают алмазы?» - этим вопросом задались еще в начале прошлого века, от поиска ответа на него зависело многое. Будучи самым твердым минералом на планете, алмаз мог быть использован в различных сферах деятельности. Алмазы являются важной составляющей украшений, также важна их роль в промышленности.

История

Первый синтетический алмаз, не уступающий по качеству натуральному минералу, был синтезирован в 1967 году ювелиром из Бельгии - мистером Бонруа. Основой для минерала послужил кристалл размером в 1 миллиметр, полученный в лаборатории Киева.

Открытие искусственных алмазов сделал советский ученый Овсей Ильич Лепунский

Идея о возможности получения была к этому времени не нова. Разработки в этом направлении велись с конца XIX века. Были созданы синтезированный гранат и рубин. В 1939 ученый из СССР О. И. Лейпунский выдвинул теорию о том, что при температуре, не менее чем в 2000 градусов и наличии давления более 6 ГПа, графит станет алмазом.

Доказательств сделанному утверждению в то время не поступило: недостаточное оснащение лабораторий конца 40-х годов не позволяло провести какие-либо опыты.

Оборудование для проведения опытов по созданию алмазов появилось лишь спустя 20 лет. В 1960 году в Московском Институте физики высоких давлений опыт по превращению графита в алмаз все же был проведен. Руководил процессом академик Л. Ф. Верещагин.

Спустя некоторое время в Институте сверхтвердых материалов в Киеве под управлением В. Н. Бакуля было создано оборудование, позволяющее создавать алмазы в промышленных масштабах.

Способы получения минералов

Природный алмаз образуется под воздействием высоких температур и давления. Залежи алмазов обнаружены в так называемых кимберлитовых трубках по всему миру. Крупнейшие кимберлитовые трубки находятся в Южной Африке, Канаде, Якутии. Найденные там алмазы были образованы еще в период формирования земной коры, когда раскаленная магма проталкивалась к поверхности Земли, проходя сквозь насыщенные углеродом породы.

Процесс образования алмазов требует создания условий, приближенных к тем, что описаны выше, что не позволяет ответить на вопрос о том, как сделать алмаз, однозначно. Существует несколько способов получения синтетических алмазов:

1) Создание алмазов в условиях высокого давления. Наиболее надежный и действенный. Формирование минерала происходит в условиях максимально приближенных к натуральным. Для получения алмаза потребуется пресс, способный поддерживать высокое давление. Под пресс ставится цилиндр, внутри которого располагается графит. В цилиндре имеются отверстия для воды и хладагенов.

Вода поступает в цилиндр под давлением, сжимает графит и ускоряет процесс его заморозки. Графитовая камера охлаждается до температуры в минус 12 градусов Цельсия. При этом сжатие цилиндра продолжается, увеличиваясь до 20 тысяч атмосфер в конце процесса. После заморозки через графит пропускается электрический ток. Спустя некоторое время камера размораживается, из цилиндра извлекается алмаз.

Созданный таким способом минерал во всем идентичен настоящему алмазу. Исключением является его оттенок - серый. Прочность такого минерала в несколько раз превышает натуральный, что позволяет использовать его во многих областях промышленной деятельности. Использование пресса и давления позволяет получить технический алмаз, не находящий применения в ювелирном деле.

2) Создание алмазов в метане. Необходимо специальное оборудование. Минерал образуется в лишенной воздуха и наполненной метаном сфере. Готовый минерал имеет форму куба, кристаллическое строение, окрашен в черный цвет. До недавнего времени использовался для технических целей, но в последние годы нашел применение в создании ювелирных украшений.

3) Создание алмазов в процессе взрыва. Формирование минералов на планете не завершено. В процессе каждого извержения вулкана на поверхности Земли оказывается лава, прошедшая тот же путь, что и магма, рвущаяся из ядра планеты при ее образовании. Создание условий, имитирующих взрыв, позволяет получить твердые, кристально чистые алмазы, которые можно использовать при создании украшений. Для создания алмаза графит предварительно разогревается. В процессе взрыва образуется кристаллическая алмазная крошка.

Готовые алмазы по всем химическим и физическим параметрам, в том числе и по цвету, совпадают с настоящими. Единственным минусом можно считать их небольшой размер.

4) Получение минералов при низкой температуре. Для того чтобы ответить на вопрос о том, как вырастить алмаз, необходимо понимать, что образование кристаллической решетки минерала связано с температурой: чем она выше, тем вероятнее образование камня.

Кольцо с искусственным бриллиантом

Исследования последних лет показали, что важна не только температура, но и металл-катализатор. Последний способен снизить давление и температуру до уровня, исключающего необходимость постройки специальных установок.

В камеру помещают графит, кобальт, никель, железо и растворитель. Между железом и катализатором образуется прослойка, внутри которой при температуре в 600 градусов Цельсия и давлении 1,5 атмосфер вырастает алмаз.

Величина алмаза напрямую связана с размером прослойки. Таким способом удается получить минералы весом до 50 грамм. Используются они исключительно в технических целях.

Цвет минерала зависит от катализатора. Использование никеля позволяет получить зеленый оттенок, бериллия - голубой. Алмазы, выращенные при низких температурах, могут не иметь цвета, быть прозрачными, матовыми либо желтыми. Использование корунда в качестве катализатора позволяет получить рубин, железо и титано — сапфир.

Выбор способа получения алмаза зависит от поставленных задач. Первый и второй способы позволяют получить качественные, но отличающиеся от натуральных по цвету, кристаллы. Технология их производства требует больших затрат. При попытке создать алмаз путем взрыва либо с помощью понижения температуры, получаются мелкие кристаллы, форма которых несколько отличается от настоящих. Производство не требует уникального оборудования, потому первый и второй методы создания алмазов используются чаще всего.

Украшение с алмазами - это, конечно, мечта каждой амбициозной леди. Однако не дефицит подобных ювелирных изделий стал причиной, по которой многие ученые мира десятилетиями трудились в поисках способа, как произвести на свет искусственный алмаз. Он жизненно необходим во многих отраслях (оптика. медицина, микроэлектроника), причем целью создаваемой технологии являлось то, чтобы искусственные алмазы не только не утратили свойств натурального драгоценного камня, но и превзошли его по совершенству кристаллической решетки.

На сегодняшний день известно как минимум четыре способа, как создать искусственный алмаз. Какой из них самый прогрессивный, трудно сказать, потому как один слишком дорогостоящий, недостатком другого является грязный цвет кристаллов, третий имеет существенное отличие от натурального по форме кристаллов. Поэтому технология производства выбирается в зависимости от того, на какие цели пойдет камень. Кристаллическая решетка природного алмаза представляет собой тетраэдр, по прочности ему нет равных, а в способности преломлять свет он значительно превосходит стекло:алмаз - 2,42, стекло - 1,8.

Если рассматривать самый надежный способ получения синтетических алмазов, то это будет путь, наиболее приближенный к природным условиям. Однако он является и самым дорогостоящим. Дороговизна прежде всего в самой установке - пресс с высоким давлением. В него помещается цилиндр, а в него уже специальная камера, выполненная из карбида тантала с кристаллическим углеродом (графит). Именно так находится алмаз в толще земли. Цилиндр снабжен специальными отверстиями, через которые подается вода под высоким давлением и проникают хладагенты.

В процессе многоступенчатой технологии графиту предстоит стать алмазом. Сначала под высоким давлением подается мощным потоком вода, которая сжимает графит. После этого он подвергается заморозке до -12 градусов Цельсия. Процесс сжатия не только не прекращается на протяжении всего технологического процесса, а, напротив, увеличивается за счет заморозки с 2-3 тысяч атмосфер вначале до 20 тысяч в конце. Далее вступает на доли секунды электрический ток, и наконец ледяной затвор размораживается и на свет появляется искусственный алмаз.

Полученный алмаз в точности повторяет естественную кристаллическую решетку тетраэдра, но обладает несколько грязноватым оттенком. Однако по прочности аналог гораздо превосходит натуральный. Таким способом получают камень для технических целей. Другая технология тоже достаточно проста, когда алмазы выращиваются в метане без доступа воздуха. Без специальной аппаратуры здесь не обойтись. Синтетический алмаз в итоге имеет кубическую форму кристаллов, абсолютно идентичен по прочности, но черного цвета.

Чтобы его получить, в специальную емкость аппарата погружают натуральный алмаз в мизерных количествах, как затравку. Его раскаляют и постепенно начинают подачу углерода (0,2% каждый час). Технология взрыва дает чистейшие алмазы по цвету, прочности, и форме кристаллической решетки. Для их получения используют все тот же графит, который предварительно разогревается и в момент взрыва превращается в алмазную крошку. Именно в крошку, потому как при таком способе выход кристаллов очень велик, но они получаются мелкими.

Такие же мелкие искусственные алмазы получают при низких температурах. В этой технологии используют специальный металл-катализатор, который и позволяет существенно снизить давление и температуру. Как правило, в камеру помещают графит, растворитель, железо, кобальт, никель. Алмаз слой за слоем "растет" в прослойке между раскаленным графитом и пластиной-катализатором. Так получают алмазы для технических целей. В течение каждого отдельного цикла вырастает до 50 гр.

В зависимости от используемого катализатора, алмазы различаются по цвету. Так, примесь никеля дает зеленый оттенок, с помощью бериллия получают голубые алмазы. Можно получать и другие цвета: белый прозрачный и матовый, желтый. Низкотемпературный способ придает синтетическим алмазам квадратную форму. Прочность получается выше, чем у природного алмаза. Если поместить в камеру крошку корунда вместе с хромом, а в качестве катализатора использовать чистый корунд, то на выходе удастся получить идеальный рубин.

Если добавить к этому составу железо и титан, то можно получить сапфир. Температура понадобится 600 градусов по Цельсию, а давление всего 1,5 тысячи атмосфер. Современные технологии позволяют, таким образом, создавать драгоценные камни, которые по внешним признакам не сможет отличить от натуральных даже профессионал-ювелир. Конечно, если взять в руки высокоточные приборы, то примеси удастся обнаружить. Но невооруженным глазом это сделать не удастся.

Создать все вышеупомянутые технологии позволили знания о том, что по сути природный алмаз - это всего лишь углерод. Таким же чистым углеродом являются уголь древесного происхождения и графит. Поэтому последний чаще всего превращается в драгоценные алмазные кристаллы путем применения одного из способов. Известно, что углерод может быть в твердом, газообразном и жидком состоянии. Изучив временные характеристики этих состояний и использовав давление и изменения температуры, теперь стало возможным получать искусственные алмазы.