Tere päevast, kallid sõbrad! Mis on ühist teemantidel ja pliiatsi grafiidist pliiatsil? See on õige, mõlemad on valmistatud süsinikuaatomitest. Kuid grafiit on pehme ja teemant hävimatu, nagu tõeline "jälgimatu" (10 punkti Mohsi skaalal). Kuidas see saab olla? Ja kuidas sünnivad kunstlikud teemandid?
Tõepoolest, mõlemad mineraalid koosnevad samadest aatomitest, kuid nende struktuur on täiesti erinev. Teemandis paikneb iga süsinikuaatom kolmnurkse püramiidi – tetraeedri – keskel. See kristallvõre on väga tihe ja selles olevad sidemed on tugevad.
Grafiidi struktuur sarnaneb mündivirnaga: selle kristallvõre lehed, mis koosnevad süsinikuaatomite kuusnurkadest, asuvad kihtidena. Kihtide vaheline ühendus on nõrk, liiguvad kergesti. Seetõttu on grafiidi kõvadus minimaalne (1 punkt Mohsi skaalal).
Kas on võimalik muuta tuhm grafiit sädelevaks adamandiks? Üllataval kombel on selline tehnoloogia olemas.
Kui koopia on sama hea kui originaal: kunstlikud teemandid
Sünteetiline teemant on koopia, mis on meie poolt loodud originaali – looduskivi – “pildi ja sarnasuse järgi”. Sellel on täpselt sama struktuur, omadused ja muud parameetrid.
Sünteetiline koopia ei jää aga kuidagi originaalile alla. Otsustage ise: sünteetilised või õigemini sünteesitud teemandid on kõvaduse ja puhtuse poolest paremad kui looduslikud ning on paremini lõigatud.
Kunstkivid rõõmustavad nende tõeliste "vendade" defektide täieliku puudumisega (mikropraod, kandmised, hägusus). Pealegi on need palju odavamad kui vääris teemandid.
Esimese eduka adamandi loomise viisid ASEA (Rootsi) teadlased läbi 1950. aastal.
1956. aastal sai Ameerika ettevõte General Electric esimese teemandi, mis tähistas tehiskivide pideva kaubamärgiga tootmise algust. See sündmus pani kalliskivituru šokisse.
Paar aastat varem patenteeriti ilma suurema kärata veel üks teemantkristallide kasvatamise tehnoloogia. Alguses oli nende ehete kvaliteet küsitav, kuid 80ndate lõpus, uute tehnoloogiate arenedes, paranes kasvuprotsess ja leiti uus elu.
Sünteesirežiimi muutmisega sai võimalikuks kasvatada erinevat värvi kive: punast, sinist, kollast, pruuni. Sellist uhket värvimist kohtab looduses väga harva: vaid mõnikümmend miljonit valget kivi.
Ajalooline fakt: keiser Paul I maksis väikese punase teemandi eest 100 tuhat rubla. Sel ajal sai lehma osta 5 rubla eest.
Esimesed sünteesitud kivid ilmusid maailmaturule aastal 1993. Sellest ajast alates on neid laialdaselt kasutatud ehetes, teaduses, tehnoloogias ja meditsiinis.
Sünteetilisi kristalle toodetakse mitmes kategoorias:
- normaalne tugevus
- suurenenud tugevus
- suur tugevus
- monokristalliline.
Ülemaailmne looduslike teemantide aastatoodang on 26 tonni. Ainuüksi vääriskivide ja ehete valmistamisel kasutatakse sama aja jooksul (Diamond Trading Company andmetel) kuni 200 tonni sünteetilisi teemante!
Kus kasutatakse sünteetilisi teemante?
Ehetes kasutatakse kunstlikke adamante. Tarbijad suhtuvad kasvatatud teemantidesse positiivselt, eriti tänapäeva noored. HiTeci põlvkond armastab seda kõrgtehnoloogilist toodet, mis on omadustelt identne loodusliku kiviga. Samas on sellise teemandi hind poole odavam.
Sünteetilised ehtekivid on tõeliselt tulus äri. Kuid on ebatõenäoline, et sünteetika asendaks ehtetööstuses looduslikud adamandid. Tänapäeval pole palju ettevõtteid, mis toodavad värvituid monokristalle. Ja selliste kristallide kasvukiirus on üsna madal - umbes 1-2 mg / tunnis. Seega kulub 1 karaadise (200 mg) kristalli kasvatamiseks umbes 5 päeva.
Sünteetiliste kristallide peamine eesmärk on seotud tööstusliku kasutamisega. Venemaa teemandiettevõtte tehnilise direktori Aleksandr Koljadini sõnul: "Kui teemandist ei saa midagi muud teha, tehke teemant."
Tõepoolest, kvaliteetsed sünteetilised kivid on tööstuses äärmiselt nõutud.
- Nende veatuid kristalle kasutatakse spetsiaalses optikas, mikroelektroonikas ja sünkrotronite valmistamisel.
- Sünteetilisi teemante kasutatakse suure võimsusega laserite tootmiseks meditsiini- ja kaitsetööstuse jaoks.
- Kasvanud kristallid sobivad ideaalselt arvutitehnoloogiasse, sest taluvad kõrgemat temperatuuri kui ränikiibid. See suurendab elektroonika vastupidavust ja töökindlust.
- Sünteetilisi teemante kasutatakse teemandipulbrina laialdaselt masinaehituses, metallurgias ja kaitsetööstuses.
- Sünteetilistest kristallidest valmistatud teemantpastasid kasutatakse ülitäpsete detailide valmistamisel, mille pinna puhtus nõuab erinõudeid.
- Peaaegu kõik kvaliteetsed lihvimis- ja lõiketööriistad on loodud sünteesitud teemantkristallide abil.
- Meditsiiniinstrumendid on veel üks oluline rakendus. Näiteks teemantskalpell on tugevuselt parem kui metallist. Selle tera on täiesti sirge. See on eriti oluline oftalmoloogias, kus operatsiooni ajal on vaja silmakahjustusi minimeerida. Õmblused pärast sellist skalpelli paranevad väga kiiresti.
- Teemantläätsedel on kõrgeim murdumisnäitaja ja bioühilduvus, seega muutuvad need üha populaarsemaks.
Pole üllatav, et tööstuslikuks otstarbeks mõeldud teemantide tootmine edeneb hüppeliselt. Täna ületab see 5 miljonit karaati. Tööstuslike kristallide kasvatamise juhid on Hiina, USA, Jaapan, Venemaa, Iirimaa ja Lõuna-Aafrika Vabariik.
Kuidas teemante valmistatakse?
Looduslikes tingimustes tekivad teemandid Maa vahevöös, temperatuuril 1300°C, rõhu all 50 000 atmosfääri. Kui maa-alune vulkaan võimsalt välja hingab, eralduvad vahevööst kuumad gaasid, mis toovad pinnale vääriskive. Nii moodustub Lõuna-Aafrika legendaarne kimberliittoru - pikk kaev, mis ulatub 150 km sügavusele.
Geoloogid usuvad, et suurte teemantide moodustumise ajastu on lõppenud. Maa vahevöö ei ole enam väärtuslike kristallide allikas.
Võib-olla oli meie planeet oma geoloogilises nooruses kuumem kui praegu.
Kui looduslike teemantide emaüsas on Maa vahevöö, siis on nende sünteetilistel "poolvendadel" õigus pidada end selliseks laboriks. Tänapäeval on sünteetiliste adamantide voolu tootmiseks kaks peamist tööstuslikku tehnoloogiat: HPHT ja CDV.
- Esimene põhineb kristallide sünteesil sula süsinikust kõrgeimal rõhul ja metallkatalüsaatorite osalusel. See on termobaarne meetod: kõrgsurve kõrgtemperatuuriline (HPHT).
- Teise tehnoloogia kasutamisel sadestatakse adamant süsinikukile kujul gaasi kujul ja seega plasmast, mille loomiseks on vaja elektrikaart. See on keemilise aurustamise-sadestamise meetod: keemiline aurustamine-sadestamine (CDV).
Teemantide kasvatamine on vaevarikas ülesanne. Nii asetatakse HPHT tehnoloogiaga spetsiaalsetesse torudesse grafiidipulber, metallkatalüsaatorite sulamid (raud, koobalt, nikkel) ja seemned (väikese suurusega teemantkristallid). 12-13 päeva jooksul hoitakse hüdraulilise pressi abil rõhku 50-70 tuhat atmosfääri. Temperatuuril 1500°C lahustab vedel metall grafiidipulbrit. Saadud mass tormab "seemnetesse", käivitades tehiskristallide kasvu.
Laboratoorsete kristallide kasvatamise CVD meetodil "külvatakse" teemant "seemnetega" spetsiaalne plaat. Seejärel asetatakse plaat spetsiaalsesse kambrisse. Kõrgvaakumi tingimustes, temperatuuril 3100°C, sadestuvad süsivesinikgaasist (metaanist) süsiniku molekulid, moodustades plaadile teemante. See tehnoloogia on energiamahukam ja nõuab gaasilist süsiniku lähteainet. Kuid seda enam kui kompenseerib tootmise kiirus.
Kuidas eristada kasvanud kive looduslikest?
Tegelikult pole ülesanne lihtne. Mitte iga juveliir ei suuda eristada sünteetilist teemanti looduslikust. Tarbijal on siiski võimalus vältida sünteetiliste ehete ostmist looduslike ehete hinnaga.
Loomulikult on sedalaadi uuringute jaoks vaja spetsiaalset varustust, mis on ainult kuulsaimatel gemoloogialaboritel. Nende ekspertarvamus (sertifikaat) võib anda 100% garantii müüdava teemandi looduslikule päritolule.
Ülemaailmse teemantide monopolisti De Beersi spetsialistide sõnul on absoluutselt kõik sünteetilised töötlemata ja poleeritud teemandid usaldusväärselt tuvastatavad.
Identifitseerimisseadmed
De Beers töötas esimesena välja spetsiaalsed seadmed kristallide tuvastamiseks: DiamondSure ja DiamondView.
DiamondSure seade võimaldab testida kive neeldumisanalüüsi abil, tuvastades mikroelementide lisamisest tingitud muutusi valguse neeldumises.
Selle analüüsi käigus testitakse 98% looduslikest kristallidest. Ülejäänud 2% looduslikke teemante, kõik sünteetilised teemandid ja simulantkivid saadetakse edasiseks testimiseks DiamondView seadmesse.
Selle seadme töö põhineb fluorestsentsmeetodil. See ühendab ultraviolettvalguse allika ja elektronmikroskoobi.
Uuritavatest kividest fluorestsentsi tekitades võimaldab seade näha sünteetiliste teemantide kasvusektorite piirjooni. Samas on võimalik diagnoosida nii tavalisi kui ka uhkeid värve teemante.
Ameerika Gemoloogiainstituut (GIA) ei jää palju alla De Beersile. Ta lõi seadme DiamondCheck, mille tööpõhimõte põhineb infrapunaspektroskoopial. Seade võimaldab teemandibörsi edasimüüjatel teostada kivide kiirtestimist: testimisaeg on vaid 10 sekundit.
DiamondChecki seadmeid kasutavad Diamond Dealers Club (New York), suurimad teemandibörsid Lõuna-Aafrikas, Iisraelis, Hongkongis, Dubais, Shanghais, Tokyos, aga ka India teemandibörsis.
Oma panuse looduslike ja kasvatatud teemantide tunnustamisse on andnud ka Antwerpeni teemandilabor "HRD Antwerp". Selle uusim uuendus on M-Screen, mis suudab tuvastada sünteetilisi kive mitu korda kiiremini kui GIA DiamondCheck.
Kallid sõbrad! Teemantide teemalise vestluse lõpetamisel on asjakohane meenutada Marilyn Monroe laulu kuulsat rida "tüdruku parimast sõbrast" - teemandid.
Tiim LyubiKamni
Teemandid eristuvad nende ainulaadse struktuuritiheduse poolest, mis võimaldab kivil taluda suuri koormusi ja kõrgeid temperatuure. Seda omadust kasutatakse kosmosekatsetes ja -arendustes, meditsiiniseadmete ja täppiskellade tootmisel ning tuumatööstuses. Pärast lõikamist muutub kaunis mineraal teemandiks, mida juveliirid kõrgelt hindavad. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad seda luua kunstlikes tingimustes, vähendades hinda ilma kvaliteeti kaotamata.
Iseärasused
Aktiivseks kasutamiseks tööstuslikus mastaabis hakati kunstlikke teemante tootma 1993. aastal. Nende kvaliteet oli nii kõrge, et juveliirid nõudsid kivide ehtsuse kindlakstegemiseks spetsiaalseid katseid. Tavatarbija jaoks ei olnud erinevus sugugi ilmne, nii et paljud ettevõtted hakkasid luksuslike ehete loomisel kasutama kristalle.
Kaasaegsetes laborites kasvatatakse seda sünteetilist kivi mitut tüüpi: tserussiite, fabuliite, kivisid, ferroelektrikuid, moissaniite. Kõige ilusamaks ja puhtamaks kuubikuks peetakse tsirkooniumdioksiidi, mida nimetatakse tsirkooniumoksiidiks. Seda kasutatakse paljudes tööstusharudes ning see täiendab moemajade Thomas Sabo ja Pandora kollektsioone.
Kunstlikult kasvatatud teemantide peamised omadused:
- madal hind võrreldes looduslike kividega (hind on 10–15 korda madalam);
- lõikamise lihtsus;
- kõvadust mõjutavate varjatud defektide puudumine (õhumullid, praod);
- ehtsa teemandi täielik imitatsioon pärast lõikamist.
Kaunite kivide armastajate seas jagunevad arvamused lahku ka mitteloodusliku kivi omaduste kohta. Mõned neist usuvad, et ainult tõeline teemant on võimeline kurjad vaimud minema, kaitsma selle omanikku kahjustuste ja kurja silma eest ning aitama teda äriasjades.
Kunstlike teemantide omanikud väidavad, et nende ehted ei eralda vähem tõhusalt positiivset energiat ja toovad õnne.
Kunstlikult loodud kive on viimastel aastatel välja töötanud tuntud kaubamärgid Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops ja LifeGem. Seda äri USA-s peetakse kõige tulusamaks ja paljutõotavamaks, kuna keskkonnakahju on minimaalne. Lisaks tõestavad paljud geoloogilised katsed, et teemantide tekkeperiood looduses on möödas. Seetõttu jääb uute maardlate arendamine peagi minevikku.
Kviitungi ajalugu
Päris teemandid on olnud populaarsed sajandeid. Kallid teemandid kaunistasid kuninglikke rõivaid ja kroone, kandusid pärandina ja kuulusid paljude riikide riigikassade kullavarudesse. Ka praegu on lõigatud mineraalid parim investeering, mille väärtus iga aastaga ainult tõuseb.
Seetõttu algasid sünteetilise kivi esimesed arendused ja katsed luua juba 19. sajandi lõpus.
Esimese kunstliku teemandi valmistasid 1950. aastal Rootsi teadlased ASEA laboris. Pärast uuringuid kordas nende kogemusi 1956. aastal Ameerika firma General Electric, täiustades tehnoloogiat. Mitme aastakümne jooksul ilmnesid uued meetodid ja arengud, mis võimaldasid muuta sünteetilise mineraali varju, kuju ja suurust. 1967. aastal saadi patent ehtekivide kasvatamiseks.
Nende tootmise ajalugu Nõukogude Liidus algab esimese kiviga, mis sünteesiti Füüsika ja Kõrgsurve Instituudis eelmise sajandi 50ndate lõpus. Kuid aktiivset tööd selles suunas teeb teadlane O. I. Leypunsky, kes avaldas 1946. aastal palju teaduslikke töid ja arvutusi.
Tema tööd keemias kasutati uute meetodite alusena ja praktiliselt sai aluseks kunstlike teemantide kaasaegsele tööstuslikule tootmisele.
Tõeline läbimurre toimus eelmise sajandi 60ndate alguses, kui Moskva kõrgrõhulabori noored teadlased lõid spetsiaalse pressi. Tema abiga õnnestus luua ülitugevate kivide laiaulatuslik tootmine: maht ulatus tuhande karaadini päevas. Kõik toodetud tööstuslikud teemandid kasutati raketi- ja masinaehituse vajadusteks ning eksporditi, mis tõi miljardeid kasumit.
Viimastel aastatel on Venemaal uusi tehnoloogiaid välja töötanud erajuveelimajad ja teaduslaborid.
Nad meelitavad ligi väliseksperte Lõuna-Aafrikast, USA-st ja Euroopast, püüdes tehnika maksumust vähendada.
Kuidas sünteetilisi teemante valmistatakse?
Juhtivate keemiaettevõtete laborites kasvatatud kunstlikke teemante on nende läbipaistvuse ja heleduse järgi raske päriskividest eristada. Kuid kõik teadaolevad meetodid nõuavad suuri investeeringuid ja on töömahukad.
Seetõttu on teadlaste peamine ülesanne leida ideaalne tasakaal kvaliteedi ja tootmiskulude vahel.
NRNT tehnika
HPHT või kõrgsurve, kõrge temperatuur on kõige levinum tehnoloogia. Teadlased kasutavad sünteetilise tsirkooniumoksiidi alusena tõelisi 0,5 mm suuruseid kive. Spetsiaalses kambris, mis töötab autoklaaviga samal põhimõttel, luuakse temperatuuri vähemalt 1400°C ja rõhu 55 000 atmosfääri kombinatsioon. Looduslikule alusele on kantud erinevad keemilised ühendid ja grafiidikihid.
Pärast 10-päevast sellist kokkupuudet tekivad tugevad sigma sidemed, aluse ümber olevad ühendused moodustuvad kõvaks ja läbipaistvaks kiviks.
See tehnoloogia taastab maksimaalselt looduslikud tingimused mineraali väljanägemiseks, nii et kvaliteet on alati parim ja defektid on praktiliselt kõrvaldatud.
CVD tootmine või filmi süntees
See tehnoloogia on kunstlike mineraalide kasvatamisel üks esimesi. Seda kasutatakse laialdaselt, kui on vaja luua eriti vastupidav ja terav teemantkate, luues kvaliteetseid teemante. Kõik komponendid ja teemantsubstraat asetatakse spetsiaalsetesse kambritesse, mis tekitavad vaakumi. Pärast metaaniga täitmist algab kokkupuude mikrolainekiirgusega, mis on hästi teada mikrolaineahju tööst. Kõrgetel temperatuuridel hakkavad süsiniku keemilised ühendid sulama ja ühinema alusega.
CVD tehnoloogia toodab kvaliteetseid teemante, mille omadused ei jää alla päris omadele. Nende põhjal töötatakse välja tehnoloogia kulumiskindlate arvutiplaatide, dielektrikute ja üliõhukeste skalpellide asendamiseks oftalmoloogias.
Teadlased loodavad, et lähitulevikus langetatakse selle tehnoloogia abil saadud sünteetiliste kivide 1 karaadi hind 5–8 dollarile.
Plahvatusohtliku sünteesi tehnika
Üks viimaseid arenguid on plahvatusohtliku sünteesi meetod. See põhineb keemilise segu järsul kuumutamisel plahvatuse ja sellele järgneva mineraali külmutamise kombinatsioonil. Tulemuseks on looduslike omadustega sünteetiline teemant, mis on toodetud kristallilisest süsinikust. Kuid kõrge hind sunnib keemikuid otsima uusi võimalusi kivimassi sünteesiks.
Kohaldamisala
Kõigist teemantidest moodustavad sünteetilised kivid vaid 10% turust. Naiste ehete valmistamiseks kasutatakse odavaid kuupmeetrilisi tsirkooniumoksiidkristalle. Kuulsad moemajad kaunistavad nendega õhtukleite, käekotte ja kingi ning kasutavad neid eksklusiivses dekooris.
Progressiivsed noored valivad neid üha enam turvalisuse ja keskkonnasõbralikkuse pärast.
Üle 90% tehistest teemantidest kasutatakse tööstuses. Peamised juhised:
- ülitäpsed lihvimismasinad, tööriistad kõvade materjalide lõikamiseks;
- mikroelektroonika ja arvutite tootmine;
- kaitsetööstus;
- robootika;
- ainulaadsed laserid silmaoperatsioonide jaoks;
- masinaehitus;
- uued masinad metallurgias;
- raketiteadus.
Hiljutised edusammud hõlmavad sünteetilise teemandi kasutamist kunstläätsede valmistamiseks. Siirdamisoperatsioonid on näidanud, et lõikamise selgus ja lihtsus muudavad implantaadi patsiendi jaoks ideaalseks.
Seda eristab õige murdumisnurk ja vastupidavus.
Võrdlus looduslike kividega
Tööstus toodab sünteetilist teemanti, mis on niivõrd sarnane loodusliku kristalliga, et selle tuvastamiseks on vaja teha mitmeid laboratoorseid teste. Vaatame kõige levinumaid erinevusi.
- Kõigil kunstlikult kasvatatud teemantidel on erimärk. See sisaldab toote tootnud ettevõtte või labori nime.
- Kontrollimiseks on parem kasutada võimsat mikroskoopi, mitte suurendusklaasi. Töökodades tuvastatakse defektid spektrograafi abil ja valgustatakse ultraviolettkiirte all.
- Päris teemandid ei reageeri elektromagnetväljadele. Katsemeetodina saate kasutada seda omadust: sünteetilist kivi tõmbab tugev magnet.
- Kui teemant on vaja kodus tuvastada, asetatakse see valgele paksule paberile. Lähemal uurimisel muutuvad märgatavaks kasvutsoonid, mis tekivad süsinikukihi moodustumisel kõrge rõhu all.
Teemandid on inimesi iidsetest aegadest paelunud, olnud luksusliku kaunistusena ja olnud tõendiks inimese jõukusest. Varem määras nende väärtuse asjaolu, et need olid ainult looduslikku päritolu, olid haruldased ja nende kaevandamine oli äärmiselt keeruline ülesanne. Nüüd on ilmunud väärt ja odav alternatiiv - kunstlikult kasvatatud teemandid.
Ajalooline teave
Esmakordselt sai tänu kosmosele tuntuks tehisteemant ja täpsemalt taevast alla kukkunud meteoriit. See juhtus eelmise sajandi alguses Prantsusmaal, misjärel avastas prantsuse teadlane Henri Moissan pärast kukkumist tekkinud kraatrist teemandiga omadustelt väga sarnase kivi. Seejärel pälvis Moissan oma avastuse eest Nobeli preemia ja tema avastatud kivi nimetati tema auks - moissaniit.
Moissanite Rootsis kasvatasid kohalikud teadlased 1950. aastal kalliskivi esimest korda laboris. Nõukogude teadlased paistsid silma ka kunstlikult kasvatatud teemantide loomisel. 1976. aastal õnnestus neil süsinikuühendite põhjal luua analoog nimega kuuptsirkooniumoksiid.
Kunstlike teemantide tüübid
Tehisteemante on kahte peamist tüüpi: loodusliku struktuuriga (kubitsirkooniumoksiid, moissaniit) ja nn. "Asendajad" - kristallid, polümeerid, rutiilid. Igal ülaltoodud sünteetiliste teemantide turu esindajal on oma omadused:
- Tsirkooniumoksiidid on erinevates värvides ja annavad hästi sära. Värvituid isendeid peetakse kõige väärtuslikumaks. Need erinevad looduslikest teemantidest kaalu poolest: tsirkooniumoksiid on reeglina veidi raskem. Kivi miinusteks on selle võime kiiresti häguneda, samuti on see kriimustatud.
- Moissaniidid on ühed kõige väärtuslikumad sünteetilised teemandid. Kivi saavutas oma maine oma tugevuse, sileduse ja särava sära tõttu. See erineb looduslikust teemandist oma liiga tugevate peegelduste tõttu.
- Rhinestones on vääriskivi imitatsioon, mida kasutatakse laialdaselt rõivaste, aksessuaaride, maniküüri jms kujundamisel. Need on valmistatud klaasist või akrüülist. Kõige populaarsem kivide tootja on Austria firma Swarovski. Selle kaubamärgi tooted on oma laia valiku, taskukohaste hindade ja hea kvaliteedi tõttu nõutud kogu maailmas.
Rhinestones SRÜ-s on suurim teemantide kaevandamise ettevõte ALROSA kontsern. Pikka aega oli ALROSA juht Andrei Žarkov. Praegu ei juhi Žarkov enam ettevõtet, kuna on avanud oma ettevõtte sünteetiliste teemantide tootmiseks. Nagu Andrei Žarkov tunnistab, peab ta sünteetilisi teemante "uue sajandi teemantideks" ja on kindel, et sünteetiliste teemantide turul on suur tulevik.
Tehiskivide kasvatamise meetodid
Sünteetiliste teemantide loomiseks on teada palju meetodeid. Teemant on kõige kõvem kivi maa peal, seetõttu püüavad selle analoogide arendajad tagada, et nende tooted ei jääks standardile alla. Selleks ehitatakse tohutuid komplekse, milles on täidetud teatud tingimused ja kasutatakse uusimaid seadmeid. Väärib märkimist, et mõnede kunstlike teemantide hind ületab looduslike oma, kuna tootja kannab nende tootmisel tohutuid kulusid.
Kasvavad teemandid Allpool on toodud kunstlike teemantide kasvatamise levinumad meetodid:
- Laboris luuakse võimalikult lähedased tingimused nendele, kus looduses tekivad teemandid. Selleks kasutatakse kõrgsurvepressi. Selle pressi korpuse sees on spetsiaalne sektsioon. Grafiit asetatakse spetsiaalsesse kapslisse kambrisse, mis rõhu all muutub teemandiks. Kapslisse antakse elekter. Esiteks see jahutatakse, seejärel surutakse see pressi abil kokku ja rakendatakse elektrilist impulssi. Seejärel jää sulatatakse ja valmis teemant eemaldatakse kapslist. Sel viisil saadud teemandid on hägused ja poorsed ning neid kasutatakse rohkem tööstuslikel eesmärkidel.
- Kivi kasvatamine metaanikeskkonnas. Looduslikule teemandile lisatakse lisamassi, mida kasutatakse “seemne” materjalina. Teemant kuumutatakse temperatuurini 1111 kraadi. Temperatuuri pole võimalik kõrgemale tõsta, sest 1200 kraadi juures hakkab kivi muutuma grafiidiks. Kapslis olevale kuumale teemandile lisatakse süsinikuaatomeid. Sellistes tingimustes kasvab umbes 0,2% süsinikust seemneteemandi kogumassist 1 tunni jooksul.
- Plahvatusmeetod. Kasutatakse teemanditolmu tootmiseks. Grafiit asetatakse spetsiaalsele kuumutatud pinnale, mis detonatsioonilaine käigus muutub teemanttolmuks.
- Katalüsaatorite kasutamine. Katalüsaatoritena kasutatakse metalle nagu raud, roodium, pallaadium ja plaatina. Katalüsaatormetallid muudavad teemantide tootmisprotsessi lihtsamaks, kuna on vaja vähem rõhku ja temperatuur ei ole nii kõrge. Kristallid ise saadakse kuuma grafiidi ja metallkatalüsaatori kile vahelisest ruumist. Selle meetodiga saadud teemante kasutatakse peamiselt tööstuslikel eesmärkidel.
Kunstlike teemantide maksumus
Sünteetiliste teemantide hinnakujundus sõltub paljudest teguritest. Nende hulka kuuluvad tootmise keerukus, värv, lõige jne. Erilist tähelepanu tuleks pöörata vääriskivide turu praegustele suundumustele. Olenevalt moesuundadest olid rutiilid, kuuptsirkooniumoksiid ja moissoniidid erinevatel aegadel nõutud. Sünteetiliste teemantide tootmisse investeerivad inimesed, kelle huvi kivide vastu ei tule niivõrd esteetilistest, kuivõrd rahalistest vajadustest.
Näiteks mõned moissoniidi isendid on kallimad kui päris teemandid. See kõik puudutab tootmistehnoloogiat ja kivi lõikamist. Ameerika Ühendriikides on moissoniidi hind 70–150 dollarit karaadi kohta. Kuuptsirkooniumoksiid on palju odavam: selle maksumus jääb vahemikku 1–5 dollarit. Kunstteemantide hind sõltub ka värvist. Sel põhjusel on kivi kristalli läbipaistvuse saavutamine äärmiselt keeruline, puhta vee analoogkivi maksab rohkem kui sama kollase või punaka värvi isend.
Tänapäeval on suurem osa juveelipoodides esitletavatest ehetest valmistatud sünteetiliste teemantide abil, pidades silmas massiturgu. Omatehtud teemantide ja looduslike kivide suhe on ligikaudu 3:1. Reeglina on need valgest ja kollasest kullast, hõbedast ja plaatinast valmistatud kuuptsirkooniumoksiid. Erinevalt looduslikest saab kunstlikke teemante kanda igal kellaajal, samas kui nende “looduslik” vaste on mõeldud eelkõige õhtuseks kandmiseks.
Igapäevaseks kandmiseks sobivad väikeste kristallidega kullast või hõbedast kõrvarõngad. See näeb välja lihtne ja maitsekas samal ajal.
Sillerdavate kivikestega käevõrusid ja sõrmuseid kantakse peamiselt väljas käies, kuid igapäevaseks tööks on üsna sobiv valgest kullast raamis tagasihoidliku kuuptsirkooniumiga sõrmus.
Omatehtud kividega ehete eluea pikendamiseks peaksite neid korralikult hooldama. Enne puhastamist või agressiivsete pesuvahenditega kokkupuutumist peate eemaldama kätelt kõik sõrmused ja käevõrud. Kunstlikult kasvatatud teemante sisaldavaid esemeid tuleks korrapäraselt pühkida pehmest kangast taskurätikuga ning hoida neid kastis eraldi karbis või riidest kotis. Samuti on soovitatav valida kivist (malahhiit, marmor) valmistatud kast, kuna puit oma aurudega võib kive kahjustada, muutes need tuhmiks.
Eelised ja miinused
Kahtlemata on kunstlike teemantide tulek edasiminek nii vääriskivide turu kui ka tavainimeste jaoks. Varem said vähesed inimesed lubada endale teemantidega ehteid nende vapustava hinna tõttu. Tänapäeval on sünteetiliste teemantide turg täis kive ja kuupmeetrit tsirkooniumoksiidi ning sellise "võltsingu" kandmine pole sugugi häbiväärne. Vastupidi, paljud kuulsused tunnistavad avalikult, et eelistavad ehteid.
Siiski, vaatamata nii suurele eelisele, on sünteetilistel teemantidel ka oma puudused. Kõige elementaarsem on kollane udu, mis on mikroskoobi all nähtav igal sellise teemandi koopial. Selle väljanägemise põhjuseks on see, et kivide valmistamisel eraldub teatud kogus lämmastikku, mis omandab kollase varjundi ja jääb tehisteemanti vahele. Selle udu järgi saab kogenud juveliir hõlpsasti kindlaks teha kivi päritolu.
Sünteetiliste kivide puuduseks on ka see, et mõnel neist ei ole sama kõvadusastet kui nende tegelikul vastel, mistõttu need kriimustuvad kergesti ja muutuvad tuhmiks. Näiteks moissaniit on kõvaduse poolest peaaegu sama suur kui päris kivi, kuid see läigib valguses liiga eredalt, mis tõrjub ka mõne diskreetse ilu armastaja.
Kultiveeritud teemant otseses mõttes on korralikult lõigatud tehisteemant. Arvatakse, et kunstlike teemantide omadused ei jää alla tõelistele.
Ülekantud tähenduses on kunstlikud teemandid erinevad aseained vähem väärtuslikule vääriskivile, mis on sarnase värvi, sillerduse ja sära poolest teemandiga. Sellised looduslike teemantide asendajad hõlmavad sünteetilist kuupmeetrit tsirkooniumoksiidi, moissaniiti, Swarovski kristalle ja sarnaseid aineid. Neid kasutatakse ehete valmistamisel, kuid neil ei ole tõelise teemandi omadusi.
Mõnel juhul toimivad teemandiimitatsioonina looduslikud kristallid, näiteks kollane berüllikivi (kui soovite jäljendada kollaseid teemante), värvitu safiir või muud looduslikud vääriskivid. Need maksavad vähem kui teemant.
Imitatsiooni või kunstlikult kasvatatud teemantide kasutamist ehetes ei loeta võltsinguks, kui müüja kirjutab selle teabe hinnasildile.
Samas ei pea hind alati madalam olema – inimese loodud teemantide maksumus on võrreldav ehtsa teemandiga.
Novell
Esimesed teated kunstlikult kasvatatud teemantide tootmisest hakkasid maailma teadusringkondadeni jõudma 19. sajandi lõpus, kuid enamik neist olid valed.
Saadud kristallid olid erinevalt looduslikest kristallidest erineva keemilise koostisega, ei koosnenud süsinikust ega omanud teemandi omadusi, mis hõlmavad peamiselt:
- kõigi teadaolevate ainete maksimaalne kõvadus on Mohsi järgi 10;
- kõrge soojusjuhtivus;
- kõrge valguse hajutamine;
- madal soojuspaisumine;
- keemiline inertsus;
- madal hõõrdetegur;
- kõrge elektritakistus.
Lihtsamalt öeldes on teemant maailma kõige kõvem dielektrik (aine, mis ei lase voolul läbi minna), mis kuumeneb väga kiiresti, kuid kuumutamisel praktiliselt ei paisu.
Looduslik teemant on inertne aine, mis normaalsetes tingimustes ei reageeri leeliste ja hapetega.
Kõrgetel temperatuuridel süttib teemant ja põleb, muutudes grafiiditahmaks.
Irooniline on see, et teemant on valmistatud süsinikust, samast ainest kui grafiit, mille Mohsi kõvadus on 1. Teemantide omadused tulenevad erinevast aatomistruktuurist.
Esimest korda toodeti tõelisi teemante Rootsis 1953. aastal. Siis leiutatud teemantide sünteesi tehnoloogiad põhinesid selle mineraali moodustumise looduslike tingimuste taasesitamisel. Ideaalse teemantstruktuuri saamiseks oli vaja taasluua kõrge rõhk ja temperatuur - 60 tuhat atmosfääri ja 1,5 tuhat kraadi Celsiuse järgi.
Tootmistehnoloogiad
Praegu kasvatatakse tõelisi kunstlikke teemante, mis lõigatakse teemantideks, kasutades kahte peamist meetodit. Neid nimetatakse vastavalt HPHT ja CVD meetoditeks.
Eesnimi on ingliskeelne lühend, tõlgitud kui "kõrge rõhk, kõrge temperatuur". Seda meetodit saab kasutada korrapärase kuup- või dodekaeedrikujuliste kristallide saamiseks.
Meetodi olemus: grafiidist ja spetsiaalselt valitud madala sulamistemperatuuriga metallist valmistatud toorik asetatakse mitmest mitmetonnisest pressist koosnevasse konstruktsiooni, pigistades seda igast küljest ja kuumutades samaaegselt. Metall sulab, selles lahustub grafiit, liigne metall eemaldatakse ja edasise kokkusurumisega moodustub teemant.
Selle meetodi puuduseks on see, et sama paigaldusega saab toota ainult sama suuruse ja kujuga kristalle.
Tööstuslikuks teemantstantsimiseks kasutatakse kõrge temperatuuri ja rõhuga töötlemismeetodit.
CVD tähistab "keemilist aurude sadestumist". Nähtuse tähendus on teemantkile kasv vesinik-süsinik toorikule. Siin on vaja oluliselt madalamat rõhku ja temperatuuri.
Keemilise sadestamise meetodit kasutades saate gaasikambrisse teatud metallide lisamisega saada nii värvitu teemandi kui ka muid värve.
Pärast protsessi lõppu vajab tulemus poleerimist ja lõikamist, kuid nii saab isegi kunstmusta teemanti.
Sünteetiliste teemantide tootmiseks on mitmeid eksootilisemaid meetodeid, näiteks süntees süsinikku sisaldavate lõhkeainete detoneerimisel ja ultrahelitöötlus – ultrahelikavitatsioon.
Nende meetoditega saab aga toota ainult nano- ja mikrokristalle, mis ei ulatu isegi ühe karaadini. Neid kasutatakse tööstuses näiteks teemantkattega lõikeriistade valmistamiseks.
Vaid 2-3% kõigist tehases või laboris saadud teemantidest lõigatakse teemantidena ja kasutatakse ehete valmistamisel. Suurema osa sünteetilistest kristallidest võtab tööstus.
Sellest hoolimata tekkis ehtemood käsitsi valmistatud teemantidega ehete jaoks. See levis peamiselt Greenpeace'i järgijate seas.
Kunstlikud kristallvärvid
CVD või HPHT meetodil toodetud teemandid on enamasti kas värvitud või sinise või kollase varjundiga.
Need värvid saadakse boori (sinine) või lämmastiku (kollase) lisamisega reaktsiooni. Täiesti värvitut kõrge puhtusastmega teemanti on keeruline kasvatada, kuna atmosfääris on palju lämmastikku. Rekord püstitati 2015. aastal ja saadud kristalli kaal oli veidi üle 10 karaati.
Kunstlikku teemanti nimetatakse kasvatatud, mitte sünteetiliseks, kuna selle keemiline koostis, omadused ja omadused on täiesti identsed looduslike omadega. Sünteesimeetodid eeldavad saadud proovide teistsugust struktuuri.
Kasvatatud teemantide turg toimib seaduslikult.
Järk-järgult kehtestatakse reegel - kunstlikes tingimustes kasvatatud loodusliku kiviasendajatega toodetele kantakse lasergraveerimise abil vastav märk, mis sisaldab tootja nime ja teemandi seerianumbrit. Seda tava on juba juurutanud USA tootmisettevõte Gemesis.
Kunstlikku teemanti saab eristada looduslikust, kasutades spetsiaalseid testereid, mis uurivad kivi ultraviolett-, infrapuna- või röntgenikiirguses.
Nende spekter paljastab vähesel määral lämmastiku või metalli lisandeid, mis pole looduse loomingule omased.
Astroloogiline tähendus
Kuna kunstlikud teemandid on täiesti identsed looduslike teemantidega, võivad neid kanda samad sodiaagimärgid, mis vastavad looduslikule teemandile. Need on tulekivid ja nad “armastavad” peamiselt oma elemendi inimesi - Amburit, Lõvi ja Jäära. Nende hulgas eristab Jäära eriti teemant, sealhulgas kunstlik.
Teemantide kandmine on vastunäidustatud Tule antipoodidele – Vee elemendi, eriti Kalade märkidele.
| Tähtkuju | Ühilduvus |
|---|---|
| Jäär | +++ |
| Sõnn | + |
| Kaksikud | + |
| Vähk | + |
| lõvi | + |
| Neitsi | + |
| Kaalud | +++ |
| Skorpion | + |
| Ambur | + |
| Kaljukits | + |
| Veevalaja | + |
| Kala | + |
("+++" - sobib ideaalselt, "+" - saab kanda, "-" - on rangelt vastunäidustatud)
Teemantide asendajad
Ehetes on “ehete kuningal” mitmeid loodusliku ja sünteetilise päritoluga sarnasusi.
Neid kasutatakse seaduslikult ja sel juhul on vastav info märgitud hinnasildile ning hinda langetatakse proportsionaalselt. Kahjuks kasutatakse töötlemata ja poleeritud teemantide kõrge hinna tõttu tema sarnasust võltsingute tegemiseks.
Peamised teemandi analoogid:
- herkmeyer - USA-s kaevandatud kvartskristall, mis on looduslikult sarnane lõigatud teemandiga;
- looduslik ja sünteesitud rutiil;
Loodusliku päritoluga rutiil - värvitu safiir;
- korundoliit (teatud tüüpi spinell);
Korundoliit, spinelli tüüp - strontsiumtitanaat;
- ütrium-alumiiniumgranaat;
- kivikivi;
- tsirkoon;
- kuupmeetri tsirkooniumoksiid;
- moissaniit;
- Swarovski kristallid.
Odavaimad võltsingud on valmistatud klaasist, kuid neid on üha harvem, kuna need tunneb kergesti ära isegi amatöörjuveliir.
Kõige tavalisem
Kõige populaarsemad mineraalid turul, mis kõige täpsemalt imiteerivad teemanti, on kuuptsirkooniumoksiid ja moissaniit.
Kuuptsirkooniumoksiid on 100% sünteesitud aine, mida looduses ei esine.
See on tsirkooniumdioksiid, haruldane metall. Tsirkooniumi kaevandatakse tsirkoonkividest, mida nimetatakse "teemantide väikeseks vennaks".
Kuuptsirkooniumoksiid on läbipaistev kristall, mille valguse dispersioon ja murdumisnäitajad on teemandi omadele lähedased. Sellel on teemantne läige. Nimi on Venemaal levinud, see pärineb instituudi nimest (FIAN), kus see aine esmakordselt sünteesiti. Välismaal nimetatakse seda tsirkoniidiks. Seetõttu tekib sageli segadus – keemilise sünteesi saadus, kuuptsirkooniumoksiid, aetakse segi metallist tsirkooniumi ja loodusliku kiviga – tsirkooniga, mis samuti näeb välja nagu kollakas teemant.
Juveliirid eristavad tsirkooniumoksiidi teemantidest massi järgi - tsirkoniidil on seda rohkem ja ka soojusjuhtivuse järgi - seda on oluliselt vähem kui teemanti. Selle kõvadus on alla teemandi, ülempiir on 8,5 Mohsi.
Moissaniit on looduslik mineraal, mis on saanud nime selle avastaja Henri Moissanite'i järgi.
Keemilisest seisukohast on see ränikarbiid, tuntud ka kui karborund. Hoolimata asjaolust, et see avastati loodusliku ainena, leidub seda looduses sama harva kui teemant. Kuid seda on lihtne sünteesida.
Moissaniidiga hõbekõrvarõngad Sünteesitud moissaniiti kasutatakse sageli alternatiivina teemandile või tsirkooniumoksiidile. Kõvadus - kuni 9,25 Mohs. Kui see on lõigatud, särab see säravamalt kui ükski neist kristallidest. Selle murdumisnäitaja on kõrgem kui teemandil, kuid sellel võib esineda kaksikmurdumine (kristalli läbiva kiire jagamine kaheks), mida teemant kunagi ei tee.
Seda saab lihvitud teemandist eristada kahemurduvuse, rohekashalli läike ja teemandist kõrgema elektrijuhtivuse järgi. Seda tuvastatakse ka ultraviolettkiirgusega, mille käigus moissaniit helendab oranžikaspunaselt.
Kolmas laialt levinud teemandi analoog on kvaliteetsed kivid, mis on valmistatud pliiklaasist või akrüülpolümeerist, harvem - mäekristallist.
Kõrgeima kvaliteediga kivikivid toodavad Swarovski Austrias ja Preciosa Tšehhis.
Iga naine planeedil armastab teemante, kuid mitte igaüks ei saa endale sellist luksust lubada. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad luua kunstliku teemanti, mis on mitu korda odavam kui looduslikud kivid.
Teemant on vajalik mitte ainult ilu jaoks.
Seda kasutatakse tööstussfääris, astronautikas, meditsiinis ja moetööstuses.
Looduskivi oli inimkonnale teada juba kümneid sajandeid tagasi. Uskumatu säraga armastajad olid valmis teemandi eest maksma ümmarguse summa. Pettuse fännid mõtlesid raha saamiseks välja igasuguseid nippe. Mäekristall, kuuptsirkooniumoksiid ja moissaniit jäeti teemantideks. Kunstkivi loomine kummitas inimkonda ja 19. sajandi lõpul hakkasid teadlased uurima kivi koostist ja ehitust.
Tänu oma ainulaadsetele omadustele on ehtel juveeliturul kõrge hind. Kõvadus, kõrge soojusjuhtivus, tugev dispersioon, optiline läbipaistvus ja kulumiskindlus – neid omadusi hindavad mitte ainult juveliirid, vaid ka erinevate teadusvaldkondade spetsialistid tööstusest meditsiinini.
Et kõik eluvaldkonnad saaksid teemante oma tööstuses kasutada, hakkasid inimesed välja mõtlema, kuidas teemante kasvatada.
Kunstlikke teemante nimetatakse sünteetilisteks, mis tähendab, et need luuakse laboris.
1950. aastal sünteesisid Rootsi teadlased juveeli esimest korda., ja paar aastat hiljem oli turult võimalik osta ehete loomiseks tehiskivi. Hiljuti on moodsat juveeliturgu peaaegu täielikult esindanud kunstkividega ehted.
Tõenäoliselt ei suuda tavaline inimene võltsingut ehtest eristada, nii et paljud tootjad kasutavad ära inimeste väheseid teadmisi.
Kasvamisprotsess
Iga inimene, kes on huvitatud selle valmistamise tehnoloogiast, teab, kuidas nimetatakse kunstlikult kasvatatud teemanti. Hetkel olemas mitu tehnoloogiat kunstlike ehete sünteetiliseks tootmiseks.
Kõige vastupidavam, kuid samal ajal kallis tootmistehnoloogia - kristallilisest süsinikust. Süsinik asetatakse spetsiaalsesse pressi, kus pumbad kasutavad vett kõrge rõhu tekitamiseks, töötledes seeläbi materjali.
Järgmisena külmutab spetsiaalne materjal, näiteks külmutusagens, vee, suurendades seeläbi rõhku 10 korda. Järgmisel etapil suunatakse kambrisse võimas voolulaeng ning vee ja elektri mõjul kivi muundub. Kambri sulatamisega saate valmis kunstliku toote.
Plahvatus metaani abil võimaldab suurendada kivimassi – seda nimetavad eksperdid tehisteemantiks. See tehnoloogia on odavam kui süsinikust kasvatamine.
Metaani saab kasutada kahel viisil. Esimese kasutamisel on teemandid väikesed, kuid suure protsendiga valmistootest. Teine meetod võimaldab teil kivimassi suurendada, kuid töötlemistemperatuur ulatub 1100 kraadini.
Populaarsed pealkirjad
Nüüd on sünteetilisi teemante mitut sorti. Peamised neist on:
- kivikivi;
- rutiil;
- kuupmeetri tsirkooniumoksiid;
- moissaniit;
- ferroelektriline;
- fabuliit;
- tserussiit.
Parimaks võltsiks peetakse tsirkooniumikuubikut. Sellist kuubikut võib väga sageli turult leida.
Tsirkooniumdioksiidi kasutamisel kasutatakse nimetust tsirkoon. Kuid ärge unustage, et tsirkoonium ei ole looduslik kivi. Kuubikujulisel tsirkooniumoksiidil on omakorda kõrge tugevus, kõrge dispersioon ja murdumisaste.
Kuuptsirkooniumoksiid jäljendab teemanti nii hästi, et kõik eksperdid ei suuda seda esimesel korral eristada. Kui otsite kõrgeima kvaliteediga võltsitud läikivat kivi, siis võib seda moissaniiti pidada. Selle optilised omadused on paremad kui teemandil ja füüsikalised omadused ei ole madalamad kui looduslikel teemantidel. Moissaniit võib olla ainult teemandi kõvadusega madalam. Rhinestones on turul populaarne toode. Tänu pliiklaasile mängivad kivid suurepäraselt päikese käes.
Kohaldamisala
Peaaegu 90% kõigist kividest kasutatakse tööstuses ja teaduses.
Kõige puhtamaid kive kasutatakse nanotehnoloogias, aga ka masinaehituses.
Nende abiga saate luua suurema tugevusega tööriistu.
Need tööriistad on:
- lihvkettad;
- poleerimiskettad;
- puurida.
Sünteetilisi teemante kasutatakse laialdaselt moe- ja ilutööstuses. Kive kasutatakse rõivastes, samuti ehetes ja kingade kaunistamiseks.
Kunstmaterjal on suurepärane alternatiiv looduslikule teemandile. Sellist kivi saab kasutada erinevates tööstuse, moe ja meditsiini valdkondades, samuti spetsiaalsete nanotehnoloogiate väljatöötamisel.
