Натуральный алмаз — невероятно красивый, очень твёрдый и прочный, дающий непревзойдённое сияние камень. Но, вместе с тем он и очень дорогой. Синтетические алмазы встречаются гораздо чаще обычных, сделанных природой. Объясняется факт тем, что в природе существуют несовершенные камни, с дефектами, их размеры далеки от идеальных. В лабораторных условиях можно создать искусственный алмаз для ювелирного украшения, приборов электроники, медицинского оборудования и промышленных нужд. Конечно, технология сложная и затратная в финансовом плане, учёные разрабатывали удовлетворительный способ десятки лет.
Как возникли синтетические алмазы
Искусственные алмазы
История возникновения синтетических минералов берёт своё начало ещё с 1797 года. Именно тогда, учёные начали исследовать строение натуральных материалов, выяснили, что алмаз состоит полностью из углерода. Но, не было возможности при помощи производственных мощностей произвести углерод. Поэтому от теории к практике создания искусственного минерала работа не продвинулась.
Вновь заговорили о возможности создания твёрдого элемента в лабораторных условиях в 1926 году. Команда французских учёных приблизилась к истине, но сделать камень, который удовлетворял бы по внешнему виду и был правильным, с технической стороны вопроса, не удалось. Проблема заключалась в том, что кристаллические решётки прочного минерала невозможно было передать при помощи оборудования того времени.
В 1942 году, патент на исследования оказался у компании General Electrics. Несмотря на неспокойную военную обстановку, фирма начала тщательные исследования. Специалисты выяснили, что необходимыми техническими характеристиками можно наделить вещество только при большом давлении, и поднимая температуру. Создали небывалые для того времени лабораторные условия: давление в 5 гПа и нагревание до 3 тысяч градус по Цельсию. Первый алмаз, имеющий доскональные параметры прочности преломления света, структуры, был создан только через десятилетие — в 1951 году.
Учёные синтезируют искусственные алмазы
Через три года, компания с технологией производства искусственных алмазов выходит на рынок. В ювелирном деле использовать камни не получалось, так как размеры созданных искусственных компонентов были малы. Зато ими заинтересовались промышленные и даже военные фирмы. Искусственный алмаз стал использоваться и для производства медицинской техники.
Удалось решить проблему с миниатюрными размерами только к 1970 году. Камни стали выпускать размером более 1 карата, чего хватило ювелирам, чтобы начать делать со вставками из искусственного камня украшения.
Стоит знать! Сейчас производством бриллиантов в лабораторных условиях занимаются сотни компаний по миру. Выпускают алмазы различных размеров, форм, интересной цветовой палитры. Самый большой экземпляр, который был выращен искусственным путём, имеет размер 34 карата. Он занесён в Книгу рекордов Гиннеса.
Особенности искусственных алмазов
Искусственный алмаз нельзя называть копией, с физический точки зрения, это неправильно. Дело в том, что алмазы, сделанные природой и руками человека, идентичны по своим показателям, в частности, твёрдости по шкале Мооса, коэффициенту преломления солнечных лучей и другим параметрам. Отличаются тем, что они произведены различными путями. Алмазы сохраняют свойства природного самородка. В частности, идентичны характеристики:
- прочности;
- блеска;
- структуры;
- фактуры;
- коэффициента преломления солнечных лучей;
- номинального веса;
- сопротивления электрическому заряду;
- возможности проводить тепло;
- упругости;
- температуры плавления и др.
Конечно, в лабораторных условиях есть возможность произвести камни, лишённые дефектов. Материал получается идентичный тому, который могла сотворить природа при самых лучших условиях. Только 20% от общего числа добытых самородков в мировых производствах используются в ювелирном деле. Остальные имеют вкрапления, дефекты, замутнённую поверхность, поэтому применяются максимум в технических целях. Этим объясняется тот факт, что искусственные алмазы в большинстве изделий ювелиров, приборах давно заменяются искусственными аналогами.
Искусственный бриллиант называют по-разному. Учёные разделяют копии на так называемые НРНТ минералы — для их производства необходимо воздействие больших температурных показателей и давления; CDV камни, при изготовлении которых используются осаждения из пара химических элементов. Выращивание алмазов возможно и по другим технологиям — получаются виды муассанит, страз, фианит, фабулит, рутил, церуссит и другие. Получаемый таким образом синтетический бриллиант не является достоверной копией, так как не копирует полностью характеристики. Распространённое заблуждение касается камня фианита, по внешнему виду который отличить от алмаза не сможет даже опытный ювелир.
Брошь в виде черепахи, украшенная фианитами
Чем алмаз синтетический отличается от природных камней
Синтетический алмаз обладает идентичными характеристиками. Показатели одинаковые, в частности:
- Химическая формула — углерод 100%
- Коэффициент преломления — 2,42
- Дисперсия — 0,044
- Твёрдость — 10 (высочайший балл по шкале Мооса)
- Плотность — 3,52.
Как видно из списка, характерные особенности присутственного и натурального бриллианта не отличимы. Но, искусственно выращенный бриллиант получают за несколько часов, суток, а для формования природного минерал понадобятся сотни лет.
Внешне отличить искусственный алмаз от настоящего может только опытный ювелир. Слева — настоящий камень, справа — синтетический.
Создание синтетических материалов для ювелирных украшений — прибыльная отрасль. Стоимость ненатурального бриллианта может быть выше сотворённого природой, если он огромных размеров. Естественные камни уступают по внешнему виду, так как имеют трещины, сколы, помутнения. В то же время, какое бы ни было название искусственного бриллианта, он имеет такие особенности:
- нет малейших вкраплений и неровностей фактуры;
- нет трещин внутри камня, которые искажают прохождение солнечного луча;
- цвет со временем не тускнеет.
Искусственный бриллиант неприхотлив. Если изделия с натуральными камнями нужно периодически отдавать на чистку в салоны, то заставить сверкать камень, сделанный в лаборатории, – дело нескольких минут. Потребуется выбрать доступное средство для чистки с любым показателем абразивности и тщательно потереть камень.
Кольца и серьги с искусственными алмазами
Способы выращивания синтетических алмазов
Искусственный алмаз называется камнем, для производства которого нужно не так много действий. Однако, должны соблюдаться чёткие лабораторные условия. Колебания даже на сотую градуса температуры приведут к плачевному результату.
Востребованная технология — под воздействием давления и высокой температуры. Материал – кристаллический углерод – помещают в сосуд, а потом выкладывают под пресс. На решётку подаётся вода сильной струёй. Она воздействует на кристаллический углерод под большим давлением. Чтобы ещё больше увеличить этот показатель, добавляют хладагенты. Давление повышается в 10 раз и достигает 5 гПа.
После достижения необходимого показателя давления к кристаллической решётке подключается электрическая шина. По ней подается ток. В результате этого, материал быстро нагревается. Графит переходит в стояние твёрдого камня. На заключительном этапе конструкции размораживают, сливают жидкость, которая осталась от хладагентов. Искусственные алмазы вынимают, дополнительно обрабатывают.
Процесс изготовления искусственных алмазов на заводе
Выращивание алмаза метаном
Выращивание алмаза метаном — доступная технология. Её использование не вызывает затруднений, но следует соблюдать правила безопасности. Метановая технология представляет собой способ, при котором кристалл искусственного камня получается под действием взрыва вещества.
Взрыв метана приводит к нарушению целостности углеродной решётки. Искусственный алмаз нарастает, процедуру повторяют вновь. Не требуется соблюдать особые температурные показатели.
Существует несколько технологий взрыва метаном. Первая заключается в том, что происходит импульсный толчок. Камней получается много, но они небольшого размера. Второй способ состоит в том, что алмаз обдувают метаном при температуре от 1100 градусов по Цельсию. Второй метод затратный и требует соблюдения лабораторных условий. Но в результате получается камень любого размера, который продают по выгодой цене.
Цветовая гамма лабораторных камней
Газовый бесцветный алмаз — популярный вариант. Именно такие камни ценятся на ювелирном рынке больше. Но, сложность состоит в том, что прозрачный бриллиант вырастить тяжелее остальных. Требуются усилия, точное соблюдение температурных показателей при производстве.
Прозрачные бриллианты получаются только в том случае, если в изначальном составе не присутствует бор или азот. Даже мельчайшее попадание химических элементов в состав приводит к потускнению. Это не редкость, поэтому бриллианты полностью прозрачные являются самыми дорогими. Продают по цене, идентичной натуральным алмазам. Ценятся экземпляры от 1 карата.
Синтетические бесцветные алмазы
Голубые бриллианты получаются при добавлении в кристаллическую углеродную решётку элемента бром. Если его попадает минимум, то готовый алмаз приобретает лёгкий голубоватый оттенок. При большом соотношении, получаются камни, имеющие яркий синий отлив.
Золотые серьги с синтетическими корундами и бриллиантами
Жёлтые, неестественные бриллианты получаются при добавлении азота. Получение на оборудовании компании занимает минимум времени, поэтому такие варианты не имеют большую цену. Сделать можно лимонные, оранжевые, жёлтые, песочные вариации.
Обручальное кольцо с синтетическим жёлтым и прозрачными алмазами
В последнее время, на производстве стали создавать чёрные алмазы. Выглядят они интересно, подходят для стильных ювелирных украшений. В виде вставок используются для колец, серёжек и колье. Во время производства алмазов чёрного цвета используется никель.
Чёрные алмазы, созданные путём синтеза
Область применения искусственных алмазов
Более 80% искусственных алмазов пользуются в производстве. Так как материал считается самым твёрдым, из него делают наконечники для сверл, подшипники. Технические шлифовальные инструменты покрывают алмазной крошкой. Это увеличивает режущие способности. Порошок из алмазов находит применение в производстве медицинского оборудования. Ими покрываются режущие инструменты, например, скальпели и иглы.
Алмазный диск, применяемый в строительстве
Стоит знать! Бриллиант имеет высокие показатели сопротивления и теплопроводности. Это делает его отличным вариантом для создания прослойки в счётчиках микроскопических схемах. Используются в электронике и компьютерной технике.
Немногим меньше, 20% искусственных алмазов поступают на ювелирный рынок. Выбирают большие камни, с красивой фактурой и без малейших дефектов. Алмазными вставками украшают наручные часы, серьги, бусы, колье, кольца, диадемы. Стоимость синтеза камня, если он обладает высокими характеристиками и имеет большой размер, превышает цену натурального.
Часы, украшенные синтетическими алмазами