Umelé diamanty: ako vyzerajú, ako sa získavajú a kde sa používajú?

Diamanty vynikajú svojou jedinečnou hustotou štruktúry, ktorá kameňu umožňuje odolávať veľkému zaťaženiu a vysokým teplotám. Táto vlastnosť sa využíva vo vesmírnom výskume a vývoji, pri výrobe lekárskych prístrojov a presných hodiniek a v jadrovom priemysle. Krásny minerál sa po vybrúsení zmení na diamant, ktorý si klenotníci veľmi cenia. Moderné technológie umožňujú jeho vytvorenie v umelých podmienkach, čím sa znižuje cena bez straty kvality.

Pre aktívne využitie v priemyselnom meradle sa umelé diamanty vyrábajú od roku 1993. Ich kvalita bola taká vysoká, že klenotníci vyžadovali špeciálne testy na určenie pravosti kameňov. Pre bežného spotrebiteľa nebol rozdiel vôbec zrejmý, a tak mnohé firmy začali používať kryštály na vytváranie luxusných šperkov.

V moderných laboratóriách sa pestuje niekoľko druhov tohto syntetického kameňa: cerusity, fabulity, kamienky, feroelektriká, moissanity. Za najkrajšiu a najčistejšiu kocku oxidu zirkoničitého, ktorý sa nazýva "kubická zirkónia", sa považuje. Používa sa v mnohých oblastiach priemyslu a dopĺňa kolekcie módnych domov Thomas Sabo a Pandora.

Kľúčové vlastnosti kultivovaných diamantov:

• nízke náklady v porovnaní s prírodnými kameňmi (cena je 10-15 krát nižšia);
• jednoduchosť rezania;
• žiadne skryté chyby, ktoré ovplyvňujú tvrdosť (vzduchové bubliny, praskliny);
• plná imitácia skutočného diamantu po vybrúsení.

Medzi milovníkmi krásnych kameňov sa názory rozdelili aj na vlastnosti neprirodzeného kameňa. Niektorí z nich veria, že iba skutočný diamant je schopný odohnať zlých duchov, chrániť svojho majiteľa pred poškodením a zlým okom a pomôcť mu v obchodných záležitostiach.

Umelé kamene vyvinuli v posledných rokoch známe značky Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops a LifeGem. Tento podnik v Spojených štátoch sa považuje za najziskovejší a najsľubnejší, pretože poškodenie životného prostredia je minimálne. Navyše mnohé geologické experimenty dokazujú, že obdobie tvorby diamantov v prírode sa skončilo. Rozvoj nových ložísk sa preto čoskoro stane minulosťou.

Skutočné diamanty sú populárne už po stáročia. Drahé diamanty zdobili kráľovské šaty a koruny, boli zdedené a vložené do zlatých rezerv pokladnice mnohých krajín. Aj dnes sú fazetované minerály tou najlepšou investíciou a každý rok len zvyšujú svoju hodnotu.

Prvý umelý diamant získali v roku 1950 švédski vedci v laboratóriu ASEA. Po výskume ich skúsenosti zopakovala americká spoločnosť General Electric v roku 1956 a zlepšila technológiu. V priebehu niekoľkých desaťročí sa objavili nové metódy a vývoj, ktoré umožnili zmeniť odtieň, tvar a veľkosť syntetického minerálu. V roku 1967 bol získaný patent na pestovanie šperkových kameňov.

História ich výroby v Sovietskom zväze začína prvým kameňom, ktorý bol syntetizovaný v Ústave fyziky a vysokého tlaku koncom 50. rokov minulého storočia. Aktívnu prácu v tomto smere však vykonáva vedec OI Leipunsky, ktorý v roku 1946 publikoval veľa vedeckých prác a výpočtov.

Skutočný prielom nastal začiatkom 60. rokov minulého storočia, keď mladí vedci z Moskovského vysokotlakového laboratória vytvorili špeciálny lis. S jeho pomocou bolo možné založiť rozsiahlu výrobu ťažkých kameňov: objem dosahoval tisíc karátov za deň. Všetky vyrobené priemyselné diamanty boli použité pre potreby raketovej a strojárskej výroby, boli exportované, prinášajúce miliardové zisky.

V posledných rokoch boli v Rusku vyvinuté nové technológie súkromnými klenotníckymi domami a vedeckými laboratóriami.

Umelé diamanty pestované v laboratóriách popredných chemických spoločností je ťažké odlíšiť od skutočných kameňov z hľadiska priehľadnosti a lesku. Všetky známe metódy však vyžadujú veľké investície a sú prácne.

HPHT alebo High Pressure, High Temperature je najbežnejšou technológiou. Vedci vložili skutočné kamene s veľkosťou 0,5 mm do základu syntetického kubického zirkónu. V špeciálnej komore sa podľa princípu činnosti, pripomínajúcej autokláv, vytvára kombinácia teploty najmenej 1400 ° C a tlaku 55 000 atmosfér. Na prírodný základ sa nanášajú rôzne chemické zlúčeniny a grafitové vrstvy.

Po 10 dňoch takejto expozície sa vytvoria silné sigma väzby, spoje okolo základne sa vytvarujú do tvrdého a priehľadného kameňa.

Táto technológia je jednou z prvých v pestovaní umelých minerálov. Je široko používaný, keď je potrebné vytvoriť obzvlášť silný a ostrý diamantový povlak na vytvorenie vysoko kvalitných diamantov. Všetky komponenty a diamantový substrát sú umiestnené v špeciálnych komorách, ktoré vytvárajú vákuum. Po naplnení metánom začína pôsobenie mikrovlnných lúčov, dobre známych z práce mikrovlnnej rúry. Pri vysokých teplotách sa chemické zlúčeniny uhlíka začínajú topiť a spájať so zásadou.

Technológia CVD produkuje diamanty vysokej kvality, ktoré svojimi vlastnosťami nie sú horšie ako tie skutočné. Na ich základe sa vyvíja technológia, ktorá v oftalmológii nahradí odolné počítačové dosky, dielektrika a ultratenké skalpely.

Jedným z najnovších vývojov je metóda explozívnej syntézy. Je založená na kombinácii prudkého zahriatia chemickej zmesi pomocou výbuchu a následného zmrazenia vzniknutého minerálu. Výsledkom je prirodzene sa vyskytujúci syntetický diamant vyrobený z kryštalického uhlíka. Vysoké náklady však nútia chemikov hľadať nové možnosti syntézy kamennej hmoty.

Medzi všetkými diamantmi zaberajú syntetické kamene len 10 % trhu. Na výrobu dámskych šperkov sa používajú lacné kryštály kubického zirkónu. Slávne módne domy nimi zdobia večerné šaty, kabelky a topánky a používajú ich v exkluzívnej výzdobe.

Viac ako 90% umelých diamantov sa používa v priemysle. Hlavné smery:

• vysoko presné brúsky, nástroje na rezanie tvrdých materiálov;
• výroba mikroelektroniky a počítačov;
• obranný priemysel;
• robotické;
• unikátne lasery pre očné operácie;
• mechanické inžinierstvo;
• nové obrábacie stroje v metalurgii;
• raketová veda.

Nedávne pokroky zahŕňajú použitie syntetického diamantu na výrobu umelých šošoviek. Transplantačné operácie ukázali, že vďaka jasnosti a jednoduchosti rezu je implantát pre pacienta ideálny.

Priemysel vyrába syntetický diamant, ktorý je natoľko podobný prírodnému kryštálu, že na jeho identifikáciu je potrebných množstvo laboratórnych testov. Poďme sa pozrieť na najčastejšie rozdiely.

• Všetky umelo vypestované diamanty majú špeciálnu pečiatku. Udáva názov spoločnosti alebo laboratória, ktoré produkt vyrobilo.

• Na kontrolu je lepšie použiť výkonný mikroskop ako lupu. V dielňach sa defekty zisťujú pomocou spektrografu a osvetľujú sa pod ultrafialovými lúčmi.

• Skutočné diamanty nereagujú na elektromagnetické polia. Túto vlastnosť môžete použiť ako skúšobnú metódu: syntetický kameň je priťahovaný silným magnetom.

• Ak je potrebné identifikovať diamant doma, umiestni sa na hrubý biely papier. Podrobná kontrola odhalí rastové zóny, ktoré vznikajú, keď sa pod vysokým tlakom vytvorí vrstva uhlíka.

• Prírodné kamene sú vytvorené z najmenších monokryštálov, preto majú homogénnu štruktúru. Pri detailnom pohľade pod mikroskopom sa zdá, že neprirodzené produkty sú zložené z mnohých mikroskopických kryštálov.

Len za 10-15 sekúnd umožňujú rozlíšiť syntetiku od prírodného kameňa s presnosťou 95-98%, poskytujú maximum informácií o kvalite a štruktúre kryštálu.

Výroba syntetických diamantov je popísaná v nasledujúcom videu.