都说钻石是世界上最坚硬的矿物质,和黑不溜秋的石墨有着相似的结构。但是不同的是钻石,是在几百米深的地幔中生成的。不仅产量低,而且能选出品相好的,进行制作钻石的数量是比较少的。
当然除此以外,导致钻石价格高的原因,还在于钻石挖掘商家的控制垄断;以及加工环节,制造商为了谋取暴力,故意抬高价格。近日来中科院的专家们,竟然研究出了钻石的制作方法,更加让人开心的是,人造钻石的结构,竟然和天然钻石的结构一致。
一、如何运用二氧化碳进行造钻
人造钻石的过程其实是一个进行研究,以及整合机器装备的过程。人类只有突破技术上的难关,才可以成功的制造出人造钻石,造出人造钻石是一件比较困难的事情。
在自然状态下的碳,需要经过高温的压力才能改变碳原子结构,进行重新排列,从而变成稳定结构排序的晶体。据相关资料研究表明,石墨需要高达K以上的温度,以及35GPa的强大压力。在这样的环境下,才可以将黑不溜秋的石墨,变成闪闪发光的钻石。
经过研究实验发现,人类之所以在长时间内造不出钻石的原因,是以因为难以研发出如此耐高温以及压力的机器。而且这种机器对于环境也是有要求的,必须在地下公里—公里的地幔深处才能产生这种效果。
其实我们生活中见到的绝大多数的钻石,都是在地下公里的深处,所产生出来的。这些钻石的产生,是因为地壳运动以及火山喷发所携带到地表的。因此想要得到一颗,价格也是非常昂贵的。
二、采用HPHT工艺造钻的过程
为了模拟钻石的形成环境,科学家们采用了一种HPHT的技术方法。这种方法是在特制的模具和钻座中,添加高纯度碳、熔融的镍和钴以及铁的化合物、还有小颗钻石“种子”混合在一起。对于大型的压带机实施10GPa的压力,以及摄氏度的高温。
在这种压力和温度的挤压之下,熔融的金属溶解物,才可以将高纯度的碳源进行溶解;紧接着将熔融的高纯度碳源运送到模具的小钻石种子表面,经过一段时间的静置以后,就会形成合成金刚石。
相比较起早起的热压工艺下产生的钻石而言,采用HPHT的技术下产生的钻石个头还是比较大的。因为工艺技术的问题,导致产生的钻石成色不是特别的纯。因为制作过程的繁琐以及投入成本的高昂,使得人造钻石的价格也会非常的昂贵。
三、更新以后的CVD造钻技术,钻石如何变成白菜价
为了改进往日人工造钻过程中,存在的弊端。中科院海洋新材料与应用技术重点实验室,采用了先进的化学气相沉积法(CVD),进行制造人造钻石的实验。
进行这种实验的前提,是基于美国早在年的时候,就靠采取这种工艺制作了一大批的黄金色钻石。CVD工艺下,制造出来的钻石,不仅品相好,而且生产成本也是比较低的。
CVD技术下的人造钻石,只需要一个相对封闭的环境,一些价格低廉的钻石粉末,以及适量的电能,加上耐心的等待。所需要的气体只是简单的氢气和甲烷气体,完全不需要其它的物质的辅助。
虽然CVD制作钻石的原理,每个人都可以知道,但是想要制作出钻石却不是容易的事情。制作的过程中需要掌控的小细节太多了,因此这种技术还是处于研发阶段。掌握这种技术以后的钻石,就真可谓是白菜价了。