Kim cương nhân tạo: chúng trông như thế nào, thu được bằng cách nào và chúng được sử dụng ở đâu?

Kim cương nổi bật với mật độ cấu trúc độc đáo, cho phép đá chịu được tải trọng lớn và nhiệt độ cao. Tính chất này được sử dụng trong các thí nghiệm và phát triển không gian, trong sản xuất thiết bị y tế và đồng hồ chính xác, và trong ngành công nghiệp hạt nhân. Sau khi cắt, khoáng chất tuyệt đẹp biến thành kim cương, được các nhà kim hoàn đánh giá cao. Công nghệ hiện đại có thể tạo ra nó trong điều kiện nhân tạo, giảm giá thành mà không làm giảm chất lượng.

Để sử dụng tích cực ở quy mô công nghiệp, kim cương nhân tạo đã được sản xuất từ ​​năm 1993. Chất lượng của chúng cao đến mức các thợ kim hoàn yêu cầu các cuộc kiểm tra đặc biệt để xác định tính xác thực của những viên đá. Đối với người tiêu dùng bình thường, sự khác biệt hoàn toàn không rõ ràng, vì vậy nhiều công ty bắt đầu sử dụng pha lê để tạo ra đồ trang sức sang trọng.

Trong các phòng thí nghiệm hiện đại, một số loại đá tổng hợp này được trồng: đá kim loại, đá fabulit, kim cương giả, sắt thép, đá moissanite. Hình khối đẹp nhất và sạch nhất của zirconium dioxide, được gọi là "khối zirconia", được coi là khối lập phương. Nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và bổ sung cho các bộ sưu tập của nhà mốt Thomas Sabo và Pandora.

Các tính năng chính của kim cương nuôi cấy:

• giá thành thấp so với đá tự nhiên (giá rẻ hơn 10-15 lần);
• dễ cắt;
• không có khuyết tật ẩn ảnh hưởng đến độ cứng (bọt khí, vết nứt);
• hoàn toàn giả của một viên kim cương thật sau khi cắt.

Trong số những người yêu thích những viên đá đẹp, các ý kiến ​​cũng được chia sẻ về đặc tính của một viên đá không tự nhiên. Một số người trong số họ tin rằng chỉ có một viên kim cương thật mới có thể xua đuổi tà ma, bảo vệ chủ nhân của nó khỏi bị hư hại và con mắt độc ác, đồng thời giúp anh ta trong các công việc thương mại.

Đá nhân tạo đã được phát triển trong những năm gần đây bởi các thương hiệu nổi tiếng Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops và LifeGem. Ngành kinh doanh này ở Hoa Kỳ được coi là có lợi nhuận và hứa hẹn nhất, vì tác hại đối với môi trường là rất ít. Ngoài ra, nhiều thí nghiệm địa chất chứng minh rằng thời kỳ hình thành kim cương trong tự nhiên đã qua. Do đó, việc phát triển tiền gửi mới sẽ sớm trở thành dĩ vãng.

Kim cương thật đã được ưa chuộng trong nhiều thế kỷ. Những viên kim cương đắt tiền được trang trí trên quần áo và vương miện của hoàng gia, được thừa kế và nhập vào kho vàng của ngân khố nhiều nước. Ngay cả ngày nay, khoáng sản mài mòn vẫn là khoản đầu tư tốt nhất và chỉ tăng giá trị hàng năm.

Viên kim cương nhân tạo đầu tiên được các nhà khoa học Thụy Điển tại phòng thí nghiệm ASEA thu được vào năm 1950. Sau khi nghiên cứu, kinh nghiệm của họ đã được lặp lại bởi công ty General Electric của Mỹ vào năm 1956, cải tiến công nghệ. Trong vài thập kỷ, các phương pháp và sự phát triển mới đã xuất hiện giúp thay đổi độ bóng, hình dạng và kích thước của một loại khoáng chất tổng hợp. Năm 1967, một bằng sáng chế đã được cấp cho việc nuôi cấy đá quý.

Lịch sử sản xuất chúng ở Liên Xô bắt đầu từ viên đá đầu tiên được tổng hợp tại Viện Vật lý và Cao áp vào cuối những năm 50 của thế kỷ trước. Nhưng công việc tích cực theo hướng này được thực hiện bởi nhà khoa học OI Leipunsky, người đã xuất bản nhiều bài báo khoa học và tính toán vào năm 1946.

Một bước đột phá thực sự đã xảy ra vào đầu những năm 60 của thế kỷ trước, khi các nhà khoa học trẻ thuộc Phòng thí nghiệm áp suất cao Moscow tạo ra một chiếc báo chí đặc biệt. Với sự giúp đỡ của ông, người ta đã có thể thiết lập một cơ sở sản xuất đá nặng quy mô lớn: khối lượng lên tới một nghìn carat mỗi ngày. Tất cả những viên kim cương công nghiệp được sản xuất đều được sử dụng cho nhu cầu chế tạo tên lửa và cơ khí, đã được xuất khẩu, mang lại hàng tỷ đồng lợi nhuận.

Trong những năm gần đây, các công nghệ mới đã được phát triển ở Nga bởi các nhà trang sức tư nhân và các phòng thí nghiệm khoa học.

Kim cương nhân tạo được trồng trong phòng thí nghiệm của các công ty hóa chất hàng đầu rất khó phân biệt với đá thật về độ trong và sáng. Nhưng tất cả các phương pháp đã biết đều đòi hỏi đầu tư lớn và tốn nhiều công sức.

HPHT hoặc Áp suất cao, Nhiệt độ cao là công nghệ phổ biến nhất. Các nhà khoa học đặt những viên đá thật có kích thước 0,5 mm trên cơ sở khối zirconia tổng hợp. Trong một buồng đặc biệt, theo nguyên lý hoạt động, giống như một nồi hấp, tạo ra sự kết hợp giữa nhiệt độ ít nhất là 1400 ° C và áp suất 55.000 atm. Các hợp chất hóa học khác nhau và các lớp than chì được áp dụng cho nền tự nhiên.

Sau 10 ngày tiếp xúc như vậy, các liên kết sigma bền chặt được hình thành, các khớp nối xung quanh đế kết thành một khối đá cứng và trong suốt.

Công nghệ này là một trong những công nghệ đầu tiên trong việc nuôi trồng khoáng sản nhân tạo. Nó được sử dụng rộng rãi khi cần tạo lớp phủ kim cương đặc biệt chắc chắn và sắc nét, để tạo ra những viên kim cương chất lượng cao. Tất cả các thành phần và chất nền kim cương được đặt trong các khoang đặc biệt tạo chân không. Sau khi lấp đầy khí mê-tan, bắt đầu tiếp xúc với tia vi sóng, được biết đến từ hoạt động của lò vi sóng. Ở nhiệt độ cao, các hợp chất hóa học của cacbon bắt đầu nóng chảy và kết hợp với bazơ.

Công nghệ CVD cho ra đời những viên kim cương chất lượng cao không thua kém kim cương thật. Trên cơ sở của họ, một công nghệ đang được phát triển để thay thế bo mạch máy tính chống mài mòn, chất điện môi và dao mổ siêu mỏng trong nhãn khoa.

Một trong những phát triển mới nhất là phương pháp tổng hợp chất nổ. Nó dựa trên sự kết hợp của việc đun nóng mạnh hỗn hợp hóa chất bằng cách sử dụng một vụ nổ và sự đóng băng sau đó của khoáng chất tạo thành. Kết quả là một viên kim cương tổng hợp tự nhiên được làm từ carbon kết tinh. Nhưng chi phí cao khiến các nhà hóa học phải tìm kiếm những phương án mới để tổng hợp khối đá.

Trong số tất cả các loại kim cương, đá tổng hợp chỉ chiếm 10% thị trường. Các tinh thể zirconia hình khối không đắt tiền được sử dụng để làm đồ trang sức cho phụ nữ. Các nhà thời trang nổi tiếng trang trí váy dạ hội, túi xách và giày dép với chúng, và sử dụng chúng trong trang trí độc quyền.

Hơn 90% kim cương nhân tạo được sử dụng trong công nghiệp. Hướng dẫn chính:

• máy mài chính xác cao, công cụ cắt vật liệu cứng;
• sản xuất vi điện tử và máy tính;
• ngành công nghiệp quốc phòng;
• người máy;
• laser độc đáo cho phẫu thuật mắt;
• kỹ sư cơ khí;
• máy công cụ mới trong luyện kim;
• khoa học tên lửa.

Những tiến bộ gần đây bao gồm việc sử dụng kim cương tổng hợp để làm thủy tinh thể nhân tạo. Các hoạt động cấy ghép đã chỉ ra rằng sự rõ ràng và dễ cắt làm cho việc cấy ghép trở nên lý tưởng cho bệnh nhân.

Ngành công nghiệp sản xuất kim cương tổng hợp, giống như một tinh thể tự nhiên đến mức phải thực hiện một số thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác định nó. Chúng ta hãy xem xét những điểm khác biệt phổ biến nhất.

• Tất cả những viên kim cương được nuôi cấy nhân tạo đều có một con tem đặc biệt. Nó cho biết tên của công ty hoặc phòng thí nghiệm đã sản xuất ra sản phẩm.

• Tốt hơn là sử dụng kính hiển vi mạnh hơn là kính lúp để kiểm tra. Trong các xưởng, các khuyết tật được phát hiện bằng máy quang phổ và được chiếu qua dưới tia cực tím.

• Kim cương thật không phản ứng với trường điện từ. Bạn có thể sử dụng tính chất này như một phương pháp kiểm tra: một viên đá tổng hợp bị nam châm mạnh hút vào.

• Nếu cần thiết để xác định một viên kim cương ở nhà, nó được đặt trên giấy trắng dày. Kiểm tra kỹ sẽ thấy các vùng sinh trưởng phát sinh khi một lớp carbon được hình thành dưới áp suất cao.

• Đá tự nhiên được tạo ra từ những tinh thể nhỏ nhất, do đó chúng có cấu trúc đồng nhất. Khi quan sát chi tiết dưới kính hiển vi, các sản phẩm không tự nhiên dường như được cấu tạo từ nhiều tinh thể cực nhỏ.

Chỉ trong 10-15 giây, chúng cho phép phân biệt đá tổng hợp với đá tự nhiên với độ chính xác 95-98%, cung cấp thông tin tối đa về chất lượng và cấu trúc của tinh thể.

Quá trình sản xuất kim cương tổng hợp được mô tả trong video tiếp theo.