Как делают алмазы?

Алмаз — самый твердый минерал по шкале твердости Мооса. Тверже его нет. При этом алмаз — это всего лишь углерод. Как уголь или графит. Только, в отличие от них, атомы углерода в алмазе приняли кубическую аллотропную форму.

Сожмите кусок угля достаточно сильно — и вы получите алмаз.

С тех пор, как люди узнали о том, что алмаз — углерод, как уголь, попытки сжать кусок угля достаточно сильно, чтобы получить алмаз, проводились регулярно.

В чем отличие заменителей алмаза от искусственных рубинов, сапфиров. изумрудов? Искусственные рубины, сапфиры, шпинели, изумруды люди создают такими же методами, какими природа когда-то создала настоящие рубины и изумруды. А заменители алмаза, искусственные алмазы — это кристаллы другого состава, нежели кристаллы алмаза. Они просто похожи на настоящие алмазы по преломлению, по игре света, но имеют совершенно другой химический состав.

С того момента, как люди научились шлифовать алмазы, получая из них сверкающие бриллианты, развивается подделка бриллиантов. Вначале подделки делали из простого стекла, потом из стекла свинцового. Вскоре отличить стразы от бриллиантов стало сложной задачей.

Довольно часто удавалось придумать очень удачные заменители ювелирных алмазов.

Звезды Голливуда и некоторые королевы, владелицы уникальных бриллиантов, часто предпочитали на светские рауты надевать искусно сделанные стразы — заменители их уникальнейших алмазов.

Просто из экономии: такой, почти не отличимый от оригинала, страз стоил чуть дороже, чем страховка у Ллойда такого супербриллианта от кражи на один вечер.

Но никогда не существовало искусственного бриллианта, полностью идентичного оригиналу. Подделки выдавала не такая, как у бриллианта, игра света (дисперсия), все без исключения были значительно менее прочными, очень многие из них по-другому, нежели алмаз, были видны в рентгеновских лучах… Отличить подделку можно было всегда. Правда, иногда — только при помощи сложного оборудования. Кадр из фильма «Как выйти замуж за миллионера»

Но вот в 1956 году компания General Electric сообщила об успешном синтезе алмазов. Прошло несколько лет — и производство синтетических технических алмазов встало на поток. На сложнейшем оборудовании производили тысячи и миллионы карат.

Синтетические алмазы стали важной частью развития многих технологий. Армированные мелкими кристалликами алмаза режущие инструменты оказались намного более стойкими, чем аналогичные инструменты из самых лучших сплавов. Спрос на технические алмазы рос.

Перед Второй мировой войной в технике потреблялось до 7 млн. карат технических алмазов ежегодно. Как только было налажено производство синтетических алмазов, потребление технических алмазов начало быстро расти.

В 1970 году в технике было использовано уже 70 млн. карат, к 1990 году — около 250 млн. карат. К 2010 году производство технических алмазов выросло до 5 млрд. карат. А в настоящее время в мире ежегодно производят около 10 млрд. карат синтетических технических алмазов.

Причем с начала XXI века в производстве синтетических алмазов лидирует Китай, производя порядка 80% от общемирового производства алмазов. При этом ювелирных алмазов в 2014 г. добыли 131.1 миллион карат… 

По большей части сейчас синтезируют очень мелкие кристаллики алмаза, алмазную пыль. Их используют в производстве всевозможных шлифовальных паст, а кроме этого синтетические алмазы входят в состав многочисленного камнерезного инструмента и инструмента для металлообработки. Алмазные стеклорезы, сверла, буровые головки, пилы, резцы и фильеры работают в разы дольше и лучше, чем их предшественники из специальных стальных сплавов. Тем более что цена синтетических алмазов уже опустилась примерно до $ 1 за карат.

Сейчас, по оценкам экспертов, во всем мире работает всего около 1000 установок синтеза алмазов. Самые первые установки работали по технологии синтеза с использованием высоких давления и температуры (HPHT), но в конце XX века была открыта технология производства алмазов методом осаждения углерода из газовой среды (CVD). Оба эти метода связаны друг с другом.

Методом HPHT производят маленький кристаллик, который впоследствии служит затравкой для метода CVD.

Используя сочетание обоих методов, ученые разработали методики производства алмазных пластинок, которые уже нашли применение в электронике. При увеличении размеров этих пластинок станет возможным их широкое применение — в том числе в качестве стекол для часов. Считается, что алмазные пластинки — возможная будущая основа электроники.

Помимо производства технических алмазов, уже давно и надежно занявших свою нишу в мировых технологиях, продолжаются попытки синтеза алмазов ювелирного качества. Собственно, принципиальная возможность этого была доказана еще в 70-е годы, когда в СССР на пробу произвели несколько ювелирных алмазов (ювелир, их шлифовавший, принял их за мелкие алмазы из Сьерра-Леоне). Однако, очевидно, цена их была настолько высока, что опыт не получил продолжения, ювелирные алмазы практически до сих пор добываются только «из земли» — те, что произвела природа много сотен миллионов лет назад.

Но ученые не отчаиваются. Уже появились новые технологии синтеза алмазов. Чтобы по технологии HPHT получить алмаз размером в 1 карат, установка должна проработать непрерывно примерно 5 дней (что сильно повышает цену полученного алмаза). В настоящее время в Китае, объединяя технологии HPHT и CVD, получают «алмазные заготовки» цилиндрической и кубической формы. Это алмазы, но по сравнению с настоящими кристаллами алмаза они имеют неправильное строение.

Но технологии не стоят на месте. Можно уверенно утверждать, что со временем алмазы, синтезированные человеком, вовсе не будут отличаться от настоящих, ибо любовь людей к бриллиантам уж очень сильна.

Автор: Игopь Baдимoв
Просмотров страницы: 284