- Історія
- Способи вирощування алмазів
- 2. CVD - хімічне осадження з пари (chemical vapor deposition).
- 3. детонаційному.
- 4. Обробка графіту ультразвуком.
- Відео
Класифікація мінералів
Синтетичні алмази це
Історія
Способи вирощування алмазів
Відео
Синтетичні алмази (також відомі як алмази, створені в лабораторії або лабораторно-вирощені алмази) - це алмази, одержувані в результаті штучного процесу, на відміну від натуральних алмазів, що створюються в результаті геологічних процесів.
Термін «синтетичні» вважається досить невдалим. Федеральна торгова комісія США запропонувала альтернативні терміни: вирощені в лабораторії, створені в лабораторії. За їх словами, ці терміни «будуть точніше висловлювати походження каменю», так як термін синтетичні зазвичай асоціюється у споживачів з продуктами, що імітують оригінал, тоді як зроблені штучно алмази є автентичними, тобто чистим вуглецем, кристалізуватися в тривимірній ізотропіческой формі.
Історія
Безліч заяв про синтез алмазів були задокументовані між 1 879 і 1928 роками; більшість цих заяв були ретельно проаналізовані, але жодне з них так і не підтвердилося. Вперше відтворений синтез був виконаний в 1953 році. Ці два методи і по сей день домінують у виробництві синтетичних алмазів.
Овсій Ілліч Лейпунський, радянський фізик, виконав термодинамічний розрахунок лінії рівноваги графіт-алмаз, що послужило основою синтезу алмазу з графито-металевої суміші в апаратах високого тиску (АВТ). Метод HPHT.
У США, Швеції та СРСР почалися систематичні дослідження по вирощуванню алмазів за допомогою методів CVD і HPHT.
Метод HPHT для штучного отримання алмазів вперше був здійснений в лабораторії фірми АСЕА (Швеція).
У лабораторії американської фірми «Дженерал Електрик» і в 1960 - в Інституті фізики високих тисків АН СРСР (ІФВД) групою дослідників під керівництвом Леоніда Федоровича Верещагіна. Цей метод застосовується в усьому світі до сих пір.
Грунтуючись на наукових результатах в синтезі алмазів, отриманих в ІФВД, Валентин Миколайович Бакуль в Києві в ЦКТБ твердосплавного і алмазного інструменту організував випуск перших 2000 карат штучних алмазів; з 1963 р налагоджений їх серійний випуск.
З'явилися перші публікації фірми «DuPont» про отримання алмазу (розмір до 100 мкм) методом ударно-хвильового навантаження з використанням енергії вибуху
Прямий фазовий перехід графіт → алмаз зафіксований при ударно-хвильовому навантаженні по характерному зламу ударної адіабати графіту.
В СРСР реалізований метод ударно-хвильового навантаження з використанням енергії вибуху в Інституті надтвердих матеріалів АН України.
Способи вирощування алмазів
1. HPHT. В апаратах високого тиску.
HPHT розшифровується як "високі тиск і температура (high-pressure high-temperature). В даний час існує велике промислове виробництво синтетичних алмазів, яке забезпечує потреби в абразивних матеріалах. Цей спосіб для синтезу полягає в використанні системи метал (розчинник) - вуглець (графіт) при впливі високих тисків і температур, що створюються за допомогою пресового обладнання в твердосплавних АВД. Алмази кристалізуються при охолодженні під тиском з розплаву, що представляє собою утворюється при плавленні метало-графітової шихти пересичений розчин вуглецю в металі. Синтезовані таким чином алмази відокремлюють від спёка шихти розчиненням металевої матриці в суміші кислот. За цією технологією отримують алмазні порошки різної зернистості для технічних цілей, а також монокристали ювелірної якості.
2. CVD - хімічне осадження з пари (chemical vapor deposition).
Сучасні способи отримання алмазів з газової фази і плазми, в основі яких лежать піонерські роботи колективу науковців Інституту фізичної хімії АН СРСР (Дерягин Б.В., Федосєєв Д.В., Спіцин Б.В.), використовують газове середовище, що складається з 95% водню і 5% вуглець газу (пропану, ацетилену), а також високочастотну плазму, сконцентровану на підкладці, де утворюється сам алмаз (CVD). Температура газу від 700-850 ° C при тиску в тридцять разів менше атмосферного. Залежно від технології синтезу, швидкість росту алмазів від 7 до 180 мкм / год на підкладці. При цьому алмаз осідає на підкладці з металу або кераміки за умов, які в загальному стабілізується на алмазну (sp3), а графитную (sp2) форму вуглецю. Стабілізація алмазу пояснюється в першу чергу кінематичними процесами на поверхні підкладки. Важливою умовою для осадження алмазу є можливості підкладки утворювати стабільні карбіду (в тому числі і при температурах осадження алмаза: між 700 ° C і 900 ° C). Так, наприклад, осадження алмазу можливо на підкладках з Si, W, Cr і неможливо (безпосередньо, або тільки з проміжними шарами) на підкладках з Fe, Co, Ni.
3. детонаційному.
Технологія отримання алмазів методом детонаційного навантаження під час вибуху речовин, з негативним кисневим балансом, при якому алмази утворюються безпосередньо з використовуваних продуктів. Це найбільш дешевий спосіб отримання алмазів, проте, «детонаційні алмази» дуже дрібні (менше 1 мкм) і придатні лише для абразивів і напилення.
4. Обробка графіту ультразвуком.
Метод був продемонстрований в лабораторних умовах, але поки не здобув комерційного успіху.
Відео
Фільм «Діаманти». Москва24.
«Як вирощують синтетичні алмази»
«Великий стрибок» - науково-популярний цикл передач про досягнення російських вчених, унікальних розробках, технологіях майбутнього і сьогодення, детальному розгляді буденних речей і процесів.
«Вирощування великих алмазів в лабораторії»
Discovery Channel
