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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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古代,，在鉆石還沒有被發(fā)現(xiàn)時，人類的各大古代文明都有自己的寶石,，如中國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)量開始增多,，就已不再只有統(tǒng)治者才能擁有，它也變成了財富的象征,。 * Y `1 u4 @5 e y: j2 F- h9 x
圖片來源：pixabay
2 [& F9 u& j, e( T/ f鉆石號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是什么結(jié)果嘞,，結(jié)果是鐵錘會將鉆石砸碎,，鉆石不是最硬的物質(zhì)嗎？怎么干不過鐵錘啊,。
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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)，這就是它堅硬的原因,，但在天然形成的過程中也會有一些錯位,，滑移，雜質(zhì)等缺陷，這么強(qiáng)的組合當(dāng)受到外力沖擊時,，就會自身不變形將這個外力層層傳遞下去,，這個沖擊力在某些缺陷部位造成結(jié)構(gòu)性破壞，這個結(jié)構(gòu)破壞會沿著一個面?zhèn)鬟f下去,，從而使整個鉆石裂開,。 ; Z& E: T6 [5 x3 Y# ^
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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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,，這個環(huán)境是高溫高壓，猶如一個煉爐般的過程中,，由碳元素組成的結(jié)晶體經(jīng)過數(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程,。 5 a9 q, v& J% o$ ~6 V$ ]& _$ [
人造鉆石又叫它培育鉆石，是模擬天然鉆石結(jié)晶的過程而生產(chǎn)出來的鉆石,；有兩種鉆石生長法,。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)到高級鉆石的顏色和純凈度 ( Y" g' m6 a. m9 N$ x4 p9 I' B- Q; b
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化學(xué)氣體沉淀法$ L' G$ L, W" h: K
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，激光會讓鉆石薄片變黑,，還要對這塊鉆石薄片拋光,，在鉆石薄片周圍涂上樹脂和化學(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)時會產(chǎn)生摩擦力,，鉆石是最堅硬的礦物,，只有其它鉆石能有效拋光鉆石，前后差別非常驚人,，鉆石薄片表面會變得晶瑩剔透,。
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現(xiàn)在就可以開始培養(yǎng)了，用夾子將鉆石薄片放在特制的金屬底座上,，它們之間留有生長所需的足夠空間,。 " U2 D: s( E) x4 m8 W- g# E
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& Z; R, \! y6 u2 L& J. n1 Z8 \用金屬箱蓋住它們，注入氫氣和甲烷氣體,，機(jī)器內(nèi)會增加壓力,，還將鉆石薄片加熱到1千攝氏度以上，甲烷會分解出碳原子,，形成等離子體降落在鉆石薄片上,，沉淀結(jié)晶幫助它們長大。 & ]/ ] c$ w) f
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& r' q8 L' @8 s) t3 d鉆石能以每小時0.006毫米的速度生長,，兩天時間就能獲得周圍包裹著石墨的鉆石,。
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9 Z% I/ x- v9 c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脂,，將人造鉆石粘在樹脂上,，通過不斷旋轉(zhuǎn)激光會切削修整每個面，讓人造鉆石變得晶瑩剔透,。 , G6 T# Z4 w$ M' W) ?+ y
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) K! D% X" K% H通過放大鏡檢查品質(zhì),，還要放入另一個拋光轉(zhuǎn)輪將鉆石修剪成經(jīng)典的鉆石形狀，就會讓鉆石更加閃亮奪目,。
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高溫高壓法. h1 t' R7 d, Y' [2 N5 b" s }
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艙中,。
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將生長艙放入一臺分球式頂壓機(jī)中，啟動時頂壓機(jī)產(chǎn)生5000~6000兆帕的高壓,，通過導(dǎo)電讓生長艙上的加熱棒加溫,，讓生長艙內(nèi)的溫度達(dá)到1200攝氏度以上，還要讓生長艙內(nèi)上下有20~50攝氏度的溫差,，金剛石粉將熔化成移動的碳原子,，高溫區(qū)的碳原子會向低溫區(qū)擴(kuò)散,，不斷沉積在鉆石種子上，經(jīng)過一周就能生長出一顆人造鉆石,。 8 [$ j. a7 @3 c- Q
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人造鉆石也是真實的鉆石,，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呈多邊幾何狀,，而天然鉆石會呈環(huán)帶狀。 ' A) J# U( G; C, E6 d( [9 |; n* w
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9 v h4 H( e4 \0 _& t. o目前中國是世界上人造鉆石的主要生產(chǎn)國,，從工業(yè)級人造鉆石到高品質(zhì)的寶石級鉆石,，從幾克拉到幾十克拉都能人工培育，人造鉆石的價格比天然鉆便宜40%左右,，也許人造鉆石有一天真的會像養(yǎng)殖珍珠般發(fā)展,。 8 F: o; Y7 V8 Z1 C3 H" S5 @; Y+ g ~
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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發(fā)表于 2022-11-15 09:55:40
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