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標(biāo)題: 人造鉆石,！到底是怎么造出來(lái)的,？ [打印本頁(yè)]
作者: 機(jī)極級(jí)技 時(shí)間: 2022-11-15 09:55
標(biāo)題: 人造鉆石！到底是怎么造出來(lái)的,？
鉆石也叫金剛石,，這種礦物的主要成分是碳元素,，它的特殊結(jié)構(gòu)讓其非常堅(jiān)硬，加工難度大,，具有硬度高,，化學(xué)穩(wěn)定性好，韌性差等特點(diǎn),，鉆石的單位叫克拉（Ct）,，1克拉等于0.2克。
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圖片來(lái)源：pixabay
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古代,，在鉆石還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)時(shí),，人類的各大古代文明都有自己的寶石，如中國(guó)古代就將玉石作為寶石,，歐洲人將琥珀作為寶石,，還有的將祖母綠作為寶石。
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直到2500年前,，有人在印度河流中撿到了鉆石的原礦石,，人們發(fā)現(xiàn)這種石頭非常堅(jiān)硬，可以切割打磨任何物體,，由于其非常難得,，將它視為權(quán)力和地位的象征。
到18世紀(jì),，經(jīng)過(guò)加工后的鉆石出現(xiàn)在最高統(tǒng)治者的權(quán)杖和皇冠上,。
隨著鉆石的原礦石礦藏在非洲被發(fā)現(xiàn)，鉆石的數(shù)量開(kāi)始增多,，就已不再只有統(tǒng)治者才能擁有,，它也變成了財(cái)富的象征。
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圖片來(lái)源：pixabay
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鉆石號(hào)稱世界上最硬的天然物質(zhì),，硬度是鐵的2倍多,，那么用鐵錘去砸鉆石會(huì)是什么結(jié)果嘞，結(jié)果是鐵錘會(huì)將鉆石砸碎,，鉆石不是最硬的物質(zhì)嗎,？怎么干不過(guò)鐵錘啊。
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這是鉆石的特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的,，鉆石的原子晶體結(jié)合力很強(qiáng),，這就是它堅(jiān)硬的原因,，但在天然形成的過(guò)程中也會(huì)有一些錯(cuò)位，滑移,，雜質(zhì)等缺陷,，這么強(qiáng)的組合當(dāng)受到外力沖擊時(shí)，就會(huì)自身不變形將這個(gè)外力層層傳遞下去,，這個(gè)沖擊力在某些缺陷部位造成結(jié)構(gòu)性破壞,，這個(gè)結(jié)構(gòu)破壞會(huì)沿著一個(gè)面?zhèn)鬟f下去，從而使整個(gè)鉆石裂開(kāi),。
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雖然鉆石的硬度是最高的,，但是它的韌性（脆性）卻很低，也就是物體抗破裂能力很差,，一個(gè)物體韌性越高就越不容易破裂,，而鉆石的韌性與玻璃幾乎一樣,，這也就是鉆石容易被砸碎的原因之一,。
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0 ~* Y9 P& b0 r; l! V/ \3 y在地球內(nèi)部100~300公里處，壓力為4500~6000兆帕,，溫度1000~1500攝氏度,，這個(gè)環(huán)境是高溫高壓，猶如一個(gè)煉爐般的過(guò)程中,，由碳元素組成的結(jié)晶體經(jīng)過(guò)數(shù)億年,，最后形成了天然鉆石，再由火山噴發(fā)將其帶到地表,，這就是天然鉆石的形成過(guò)程,。
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人造鉆石又叫它培育鉆石，是模擬天然鉆石結(jié)晶的過(guò)程而生產(chǎn)出來(lái)的鉆石,；有兩種鉆石生長(zhǎng)法,。高溫高壓法（HPHT）只能做小顆粒鉆石，具有成本低,，純度低等特點(diǎn),，這種鉆石處于中低端，作為工業(yè)用途,，如用來(lái)制造鉆頭,，刀具等；
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化學(xué)氣體沉積法（CVD）能做大顆粒鉆石,，具有成本高,，純度高等特點(diǎn)，這種方法制造的鉆石能達(dá)到高級(jí)鉆石的顏色和純凈度
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1 D$ v8 m9 m6 h! a1 s0 G& k. H圖片來(lái)源：pixabay
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化學(xué)氣體沉淀法
7 n X8 C, t; p! C" [首先用激光從人造鉆石或天然鉆石上削下細(xì)小的薄片,，這塊薄片就好比是人造鉆石的種子,，激光會(huì)讓鉆石薄片變黑,，還要對(duì)這塊鉆石薄片拋光，在鉆石薄片周圍涂上樹(shù)脂和化學(xué)劑,，讓鉆石薄片完全固定在鋼塊上,。
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將固定有鉆石薄片的鋼塊旋接在螺紋桿上，放入帶有鉆石顆粒的轉(zhuǎn)輪上,，讓鉆石薄片與鉆石顆粒接觸,，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦力，鉆石是最堅(jiān)硬的礦物,，只有其它鉆石能有效拋光鉆石,，前后差別非常驚人，鉆石薄片表面會(huì)變得晶瑩剔透,。
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現(xiàn)在就可以開(kāi)始培養(yǎng)了,，用夾子將鉆石薄片放在特制的金屬底座上，它們之間留有生長(zhǎng)所需的足夠空間,。
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用金屬箱蓋住它們,，注入氫氣和甲烷氣體，機(jī)器內(nèi)會(huì)增加壓力,，還將鉆石薄片加熱到1千攝氏度以上,，甲烷會(huì)分解出碳原子，形成等離子體降落在鉆石薄片上,，沉淀結(jié)晶幫助它們長(zhǎng)大,。
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r3 W! p D( v3 _9 C/ v鉆石能以每小時(shí)0.006毫米的速度生長(zhǎng)，兩天時(shí)間就能獲得周圍包裹著石墨的鉆石,。
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( ~; n* n. g! F4 G但這些粗糙的鉆石還需要加工才能發(fā)出光芒,，在尖頭鋼棒上涂上樹(shù)脂，將人造鉆石粘在樹(shù)脂上,，通過(guò)不斷旋轉(zhuǎn)激光會(huì)切削修整每個(gè)面,，讓人造鉆石變得晶瑩剔透。
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通過(guò)放大鏡檢查品質(zhì),，還要放入另一個(gè)拋光轉(zhuǎn)輪將鉆石修剪成經(jīng)典的鉆石形狀,，就會(huì)讓鉆石更加閃亮奪目。
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+ w2 D$ B7 C1 l7 R高溫高壓法
* ?" \0 g2 E0 @# |# d! f這種方法也需要用鉆石薄片作為人造鉆石的種子,，再將提純后的碳元素金剛石粉,，起催化作用的鎳鐵，和鉆石種子裝入生長(zhǎng)艙中,。
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' C$ ~, t- Q5 ~6 W3 z8 H3 D8 h將生長(zhǎng)艙放入一臺(tái)分球式頂壓機(jī)中,，啟動(dòng)時(shí)頂壓機(jī)產(chǎn)生5000~6000兆帕的高壓，通過(guò)導(dǎo)電讓生長(zhǎng)艙上的加熱棒加溫，讓生長(zhǎng)艙內(nèi)的溫度達(dá)到1200攝氏度以上,，還要讓生長(zhǎng)艙內(nèi)上下有20~50攝氏度的溫差,，金剛石粉將熔化成移動(dòng)的碳原子，高溫區(qū)的碳原子會(huì)向低溫區(qū)擴(kuò)散,，不斷沉積在鉆石種子上,，經(jīng)過(guò)一周就能生長(zhǎng)出一顆人造鉆石。
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9 ? q* t+ K% A0 Y" H1 @2 B) T+ V* A d人造鉆石也是真實(shí)的鉆石,，成分及性質(zhì)和天然鉆石都一模一樣,，兩者之間只有通過(guò)特殊的儀器才能區(qū)分，比如在陰極發(fā)光儀下人造鉆石的生長(zhǎng)呈多邊幾何狀,，而天然鉆石會(huì)呈環(huán)帶狀,。
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目前中國(guó)是世界上人造鉆石的主要生產(chǎn)國(guó)，從工業(yè)級(jí)人造鉆石到高品質(zhì)的寶石級(jí)鉆石,，從幾克拉到幾十克拉都能人工培育,，人造鉆石的價(jià)格比天然鉆便宜40%左右，也許人造鉆石有一天真的會(huì)像養(yǎng)殖珍珠般發(fā)展,。
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人造鉆石不僅可以用作各種珠寶,，通訊，半導(dǎo)體等行業(yè)上,，更重要的是科學(xué)家可以利用這些物理化學(xué)性質(zhì),，隨溫度壓力而產(chǎn)生的變化，作為探索地球內(nèi)部的研究基礎(chǔ),。
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作者: 上來(lái)學(xué)習(xí) 時(shí)間: 2022-11-15 10:10
想起之前聽(tīng)說(shuō)的把人的骨灰做成鉆石的，把死去的長(zhǎng)輩戴在手上——可真是賽博朋克
作者: 大白小白 時(shí)間: 2022-11-15 10:27
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骨灰水杯,，了解下
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