Umjetni dijamanti: kako izgledaju, kako se dobivaju i gdje se koriste?

Dijamanti se ističu po svojoj jedinstvenoj gustoći strukture, koja omogućuje kamenu da izdrži teška opterećenja i visoke temperature. Ovo svojstvo koristi se u svemirskom istraživanju i razvoju, u proizvodnji medicinskih uređaja i preciznih satova te u nuklearnoj industriji. Nakon rezanja, prekrasni mineral pretvara se u dijamant, koji draguljari jako cijene. Suvremene tehnologije omogućuju stvaranje u umjetnim uvjetima, smanjujući cijenu bez gubitka kvalitete.

Za aktivnu upotrebu u industrijskim razmjerima, umjetni dijamanti se proizvode od 1993. godine. Njihova je kvaliteta bila toliko visoka da su draguljari zahtijevali posebne testove kako bi utvrdili autentičnost kamenja. Za prosječnog potrošača razlika uopće nije bila očita pa su mnoge tvrtke počele koristiti kristale za izradu luksuznog nakita.

U modernim laboratorijima uzgaja se nekoliko vrsta ovog sintetičkog kamena: cerusiti, fabuliti, rhinestones, feroelektrici, moissanite. Smatra se najljepšom i najčišćom kockom cirkonijevog dioksida, koja se naziva "kubični cirkonij". Koristi se u mnogim područjima industrije i nadopunjuje kolekcije modnih kuća Thomas Sabo i Pandora.

Ključne značajke kultiviranih dijamanata:

• niska cijena u usporedbi s prirodnim kamenjem (cijena je 10-15 puta manja);
• jednostavnost rezanja;
• nema skrivenih nedostataka koji utječu na tvrdoću (mjehurići zraka, pukotine);
• potpuna imitacija pravog dijamanta nakon rezanja.

Među ljubiteljima lijepog kamenja podijeljena su mišljenja i o svojstvima neprirodnog kamena. Neki od njih vjeruju da je samo pravi dijamant u stanju otjerati zle duhove, zaštititi svog vlasnika od oštećenja i uroka te mu pomoći u komercijalnim poslovima.

Umjetno kamenje posljednjih godina razvijaju poznati brendovi Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops i LifeGem. Ovaj posao u Sjedinjenim Državama smatra se najprofitabilnijim i najperspektivnijim, budući da je šteta za okoliš minimalna. Osim toga, mnogi geološki eksperimenti dokazuju da je razdoblje nastanka dijamanata u prirodi završeno. Stoga će razvoj novih ležišta uskoro postati prošlost.

Pravi dijamanti bili su popularni stoljećima. Skupi dijamanti krasili su kraljevsku odjeću i krune, bili su naslijeđeni i ušli u zlatne rezerve riznice mnogih zemalja. I danas su fasetirani minerali najbolja investicija i svake godine samo rastu u vrijednosti.

Prvi umjetni dijamant dobili su 1950. švedski znanstvenici u ASEA laboratoriju. Nakon istraživanja, njihovo iskustvo ponovila je američka tvrtka General Electric 1956. godine, poboljšavajući tehnologiju. Tijekom nekoliko desetljeća pojavile su se nove metode i razvoji koji su omogućili promjenu nijanse, oblika i veličine sintetskog minerala. Godine 1967. dobiven je patent za uzgoj dragog kamenja.

Povijest njihove proizvodnje u Sovjetskom Savezu počinje s prvim kamenom, koji je sintetiziran na Institutu za fiziku i visoki tlak kasnih 50-ih godina prošlog stoljeća. Ali aktivan rad u tom smjeru provodi znanstvenik OI Leipunsky, koji je objavio mnoge znanstvene radove i izračune još 1946. godine.

Pravi iskorak dogodio se početkom 60-ih godina prošlog stoljeća, kada su mladi znanstvenici iz Moskovskog visokotlačnog laboratorija stvorili poseban tisak. Uz njegovu pomoć bilo je moguće uspostaviti veliku proizvodnju teškog kamenja: volumen je dosegao tisuću karata dnevno. Svi proizvedeni industrijski dijamanti korišteni su za potrebe raketnog i strojarskog inženjerstva, izvozili su se i donosili milijarde profita.

Posljednjih godina u Rusiji su nove tehnologije razvile privatne draguljarske kuće i znanstveni laboratoriji.

Umjetne dijamante uzgojene u laboratorijima vodećih kemijskih tvrtki teško je razlikovati od pravog kamenja u smislu transparentnosti i svjetline. Ali sve poznate metode zahtijevaju velika ulaganja i naporne su.

HPHT ili High Pressure, High Temperature je najčešća tehnologija. Znanstvenici su u bazu sintetskog kubičnog cirkonija stavili pravo kamenje veličine 0,5 mm. U posebnoj komori, prema principu rada, koji podsjeća na autoklav, stvara se kombinacija temperature od najmanje 1400 ° C i tlaka od 55 000 atmosfera. Na prirodnu podlogu nanose se različiti kemijski spojevi i slojevi grafita.

Nakon 10 dana takvog izlaganja stvaraju se jake sigma veze, spojevi oko baze se formiraju u tvrdi i prozirni kamen.

Ova tehnologija je jedna od prvih u uzgoju umjetnih minerala. Široko se koristi kada je potrebno stvoriti posebno jak i oštar dijamantni premaz, za stvaranje visokokvalitetnih dijamanata. Sve komponente i dijamantna podloga smješteni su u posebne komore koje stvaraju vakuum. Nakon punjenja metanom, počinje izlaganje mikrovalnim zrakama, dobro poznatim iz rada mikrovalne pećnice. Na visokim temperaturama, kemijski spojevi ugljika počinju se topiti i spajati s bazom.

CVD tehnologija proizvodi visokokvalitetne dijamante koji po svojstvima nisu inferiorni od stvarnih. Na njihovoj osnovi razvija se tehnologija za zamjenu računalnih ploča otpornih na habanje, dielektrika i ultratankih skalpela u oftalmologiji.

Jedan od najnovijih razvoja je metoda eksplozivne sinteze. Temelji se na kombinaciji oštrog zagrijavanja kemijske smjese pomoću eksplozije i naknadnog zamrzavanja nastalog minerala. Rezultat je prirodni sintetički dijamant napravljen od kristalnog ugljika. Ali visoka cijena tjera kemičare da traže nove mogućnosti za sintezu kamene mase.

Među svim dijamantima, sintetičko kamenje zauzima samo 10% tržišta. Za izradu ženskog nakita koriste se jeftini kristali kubičnog cirkonija. Poznate modne kuće njima ukrašavaju večernje haljine, torbice i cipele te ih koriste u ekskluzivnom dekoru.

Više od 90% umjetnih dijamanata koristi se u industriji. Glavni smjerovi:

• strojevi za brušenje visoke preciznosti, alati za rezanje tvrdih materijala;
• mikroelektronika i proizvodnja računala;
• obrambena industrija;
• robotika;
• jedinstveni laseri za kirurgiju oka;
• strojarstvo;
• novi alatni strojevi u metalurgiji;
• raketna znanost.

Nedavni napredak uključuje korištenje sintetičkog dijamanta za izradu umjetne leće. Transplantacijske operacije pokazale su da jasnoća i lakoća reza čine implantat idealnim za pacijenta.

Industrija proizvodi sintetički dijamant, koji je toliko sličan prirodnom kristalu da je za njegovu identifikaciju potrebno provesti niz laboratorijskih testova. Pogledajmo najčešće razlike.

• Svi umjetno uzgojeni dijamanti imaju poseban pečat. Daje naziv tvrtke ili laboratorija koji je proizveo proizvod.

• Za pregled je bolje koristiti snažan mikroskop nego povećalo. U radionicama se defekti otkrivaju spektrografom i osvjetljavaju ultraljubičastim zrakama.

• Pravi dijamanti ne reagiraju na elektromagnetska polja. Ovo svojstvo možete koristiti kao metodu ispitivanja: sintetički kamen privlači jak magnet.

• Ako je potrebno identificirati dijamant kod kuće, stavlja se na debeli bijeli papir. Pažljivim pregledom otkrivaju se zone rasta koje nastaju kada se pod visokim tlakom formira sloj ugljika.

• Prirodno kamenje se stvara od najmanjih pojedinačnih kristala, stoga ima homogenu strukturu. Kada se pogleda detaljno pod mikroskopom, čini se da su neprirodni proizvodi sastavljeni od mnogih mikroskopskih kristala.

U samo 10-15 sekundi omogućuju razlikovanje sintetike od prirodnog kamena s točnošću od 95-98%, daju maksimalnu informaciju o kvaliteti i strukturi kristala.

Proizvodnja sintetičkih dijamanata opisana je u sljedećem videu.