Umetni diamanti: kako izgledajo, kako se pridobivajo in kje se uporabljajo?

Diamante odlikuje edinstvena gostota strukture, ki omogoča, da kamen prenese velike obremenitve in visoke temperature. Ta lastnost se uporablja pri vesoljskih poskusih in razvoju, pri proizvodnji medicinskih pripomočkov in natančnih ur ter v jedrski industriji. Po brušenju se čudovit mineral spremeni v diamant, ki ga draguljarji zelo cenijo. Sodobne tehnologije omogočajo ustvarjanje v umetnih pogojih, kar zmanjšuje ceno brez izgube kakovosti.

Umetni diamanti se od leta 1993 proizvajajo za aktivno uporabo v industrijskem obsegu. Njihova kakovost je bila tako visoka, da so morali draguljarji opraviti posebne teste za ugotavljanje pristnosti kamnov. Za povprečnega potrošnika razlika sploh ni bila očitna, zato so mnoga podjetja začela uporabljati kristale za ustvarjanje luksuznega nakita.

V sodobnih laboratorijih gojijo več vrst tega sintetičnega kamna: cerusite, fabulite, kamenčke, feroelektrike, moissanite. Najlepša in najčistejša je kocka cirkonijevega dioksida, ki se imenuje "kubični cirkonij". Uporablja se na številnih področjih industrije, dopolnjuje zbirke modnih hiš Thomas Sabo in Pandora.

Glavne značilnosti umetno vzgojenih diamantov:

• nizki stroški v primerjavi z naravnimi kamni (cena je 10-15 krat nižja);
• enostavnost rezanja;
• odsotnost skritih napak, ki vplivajo na trdoto (zračni mehurčki, razpoke);
• popolna imitacija pravega diamanta po brušenju.

Med ljubitelji lepih kamnov so bila mnenja tudi o lastnostih nenaravnega kamna deljena. Nekateri od njih verjamejo, da je samo pravi diamant sposoben odganjati zle duhove, zaščititi svojega lastnika pred poškodbami in zlim očesom ter mu pomagati pri poslovnih zadevah.

V zadnjih letih so umetno ustvarjene kamne razvile znane blagovne znamke Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops in LifeGem. Ta posel v ZDA velja za najbolj donosnega in obetavnega, saj je škoda za okolje minimalna. Poleg tega številni geološki poskusi dokazujejo, da je obdobje nastajanja diamantov v naravi končano. Zato bo razvoj novih nahajališč kmalu preteklost.

Pravi diamanti so priljubljeni že nekaj stoletij. Dragi diamanti so krasili kraljeva oblačila in krone, bili so podedovani in vključeni v zlate rezerve zakladnice mnogih držav. Še danes so rezani minerali najboljša naložba, ki vsako leto le še narašča.

Prvi umetni diamant so leta 1950 pridobili švedski znanstveniki v laboratoriju ASEA. Po raziskavah je njihove izkušnje leta 1956 ponovilo ameriško podjetje General Electric in izboljšalo tehnologijo. V nekaj desetletjih so se pojavile nove metode in razvoj, ki so omogočili spreminjanje odtenka, oblike in velikosti sintetičnega minerala. Leta 1967 je bil pridobljen patent za gojenje nakitnih kamnov.

Zgodovina njihove proizvodnje v Sovjetski zvezi se začne s prvim kamnom, ki je bil sintetiziran na Inštitutu za fiziko in visoke pritiske v poznih 50. letih prejšnjega stoletja. Toda aktivno delo v tej smeri izvaja znanstvenik O. I. Leipunsky, ki je leta 1946 objavil veliko znanstvenih člankov in izračunov.

Pravi preboj se je zgodil v zgodnjih 60. letih prejšnjega stoletja, ko so mladi znanstveniki iz Moskovskega visokotlačnega laboratorija ustvarili posebno stiskalnico. Z njegovo pomočjo je bilo mogoče vzpostaviti obsežno proizvodnjo težkih kamnov: količina je dosegla tisoč karatov na dan. Vsi proizvedeni industrijski diamanti so bili uporabljeni za potrebe raketnega in strojnega inženirstva, izvoženi, kar je prinašalo milijarde dobička.

V zadnjih letih so v Rusiji zasebne draguljarske hiše in znanstveni laboratoriji razvili nove tehnologije.

Umetne diamante, vzgojene v laboratorijih vodilnih kemičnih podjetij, je težko ločiti od pravega kamna glede na transparentnost in sijaj. Toda vse znane metode zahtevajo velike naložbe in so naporne.

HPHT ali High Pressure, High Temperature je najpogostejša tehnologija. Znanstveniki polagajo prave kamne velikosti 0,5 mm kot osnovo sintetičnega kubičnega cirkonija. V posebni komori, ki po principu delovanja spominja na avtoklav, se ustvari kombinacija temperature najmanj 1400 ° C in tlaka 55.000 atmosfer. Na naravno podlago so nanesene različne kemične spojine, plasti grafita.

Po 10 dneh takšne izpostavljenosti nastanejo močne sigaste vezi, fuge okoli podlage se oblikujejo v trd in prozoren kamen.

Ta tehnologija je ena prvih pri gojenju umetnih mineralov. Široko se uporablja, ko je treba ustvariti posebej močno in ostro diamantno prevleko, ustvariti visokokakovostne diamante. Vse komponente in diamantna podlaga so nameščeni v posebnih komorah, ki ustvarjajo vakuum. Po polnjenju z metanom se začne izpostavljenost mikrovalovnim žarkom, dobro znanim iz delovanja mikrovalovne pečice. Pri visokih temperaturah se začnejo kemične spojine ogljika topiti in spajati z bazo.

CVD tehnologija proizvaja visoko kakovostne diamante, ki po lastnostih niso slabši od pravih. Na njihovi podlagi se razvija tehnologija za zamenjavo obrabno odpornih računalniških plošč, dielektrikov in ultratankih skalpelov v oftalmologiji.

Eden od najnovejših dosežkov je metoda eksplozivne sinteze. Temelji na kombinaciji ostrega segrevanja kemične mešanice s pomočjo eksplozije in kasnejšega zamrzovanja nastalega minerala. Rezultat je sintetični diamant z naravnimi lastnostmi, proizveden iz kristalnega ogljika. Toda zaradi visokih stroškov kemiki iščejo nove možnosti za sintezo kamnite mase.

Med vsemi diamanti zavzemajo sintetični kamni le 10 % trga. Poceni kristali kubičnega cirkonija se uporabljajo za izdelavo ženskega nakita. Znane modne hiše z njimi krasijo večerne obleke, torbice in čevlje, uporabljajo jih v ekskluzivnem dekorju.

Več kot 90 % umetnih diamantov se uporablja v industriji. Glavne smeri:

• visoko precizni brusilni stroji, orodja za rezanje trdih materialov;
• mikroelektronika in proizvodnja računalnikov;
• obrambna industrija;
• robotika;
• edinstveni laserji za očesne operacije;
• strojništvo;
• nova strojna orodja v metalurgiji;
• raketna znanost.

Nedavni napredek vključuje uporabo sintetičnega diamanta za izdelavo umetne leče. Transplantacijske operacije so pokazale, da je zaradi čistoče in lahkotnosti reza implantat idealen za pacienta.

Industrija proizvaja sintetični diamant, ki je tako podoben naravnemu kristalu, da je za njegovo identifikacijo potrebna vrsta laboratorijskih testov. Oglejmo si najpogostejše razlike.

• Vsi umetno vzgojeni diamanti imajo poseben žig. Poda ime podjetja ali laboratorija, ki je proizvedel izdelek.

• Za pregled je bolje uporabiti ne povečevalno steklo, ampak močan mikroskop. V delavnicah zaznavajo napake s spektrografom, prosojnim pod ultravijoličnimi žarki.

• Pravi diamanti se ne odzivajo na elektromagnetna polja. To lastnost lahko uporabimo kot preskusno metodo: sintetični kamen privlači močan magnet.

• Če je treba diamant identificirati doma, ga položite na bel debel papir. Ob natančnejšem pregledu postanejo vidne rastne cone, ki nastanejo med nastajanjem plasti ogljika pod visokim pritiskom.

• Naravni kamni so ustvarjeni iz najmanjših monokristalov, zato imajo enotno strukturo. Pri podrobnem pregledu pod mikroskopom se zdi, da so nenaravni izdelki sestavljeni iz številnih mikroskopskih kristalov.

V samo 10-15 sekundah vam omogočajo razlikovanje sintetike od naravnega kamna z natančnostjo 95-98%, dajejo največ informacij o kakovosti in strukturi kristala.

Proizvodnja sintetičnih diamantov je opisana v naslednjem videu.