Что такое искусственные алмазы и в чем их отличие от настоящих?

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.

Можно ли из угля получить алмаз

Вырастить бриллиант в домашних условиях из угля вполне реально. Для этого будут нужны:

• термостойкая колба или стакан на 2–3 литра;
• колба поменьше;
• пестик и ступка;
• древесный уголь, можно магазинный;
• затравка в виде натурального кристалла алмаза;
• бумажные фильтры.

Для отслеживания процесса пригодится микроскоп, но и без него осуществится рост самоцвета. Этапы выращивания:

1. Измельчение древесного угля в ступке при помощи пестика. Подойдут мелкие кусочки размером 3–5 мм.
2. Полученная масса засыпается в термостойкую емкость, заливается дистиллированной водой так, чтобы полностью скрыться. Целиком заполнять тару нельзя – жидкость убежит при нагревании.
3. Емкость ставится на очень медленный огонь. По мере выкипания вода подливается. Этот этап может занимать от нескольких часов до нескольких дней.
4. Получаемый желтый, насыщенный углеродом раствор пропускается через бумажные фильтры, наливается в маленькую пробирку и снова выпаривается. Это повторяется 3–4 раза. Цвет жидкости становится густо-желтым.
5. Через 2–3 дня маленькая пробирка с полученным раствором ставится в теплое место. В нее опускается маленький кристалл алмаза, на котором начинается рост углеродных решеток. При испарении нужно подливать новый раствор – будущий бриллиант не должен контактировать с воздухом.

Процесс идет очень медленно – за год нарастает 0,01 карата. Поэтому чем больше кристалл для затравки, тем скорее пойдет рост.

В дополнение к теме видео, как происходит процесс изготовления алмаза из стекла:

Сделать алмаз своими руками и без существенных затрат – это реально. Полученные камни можно использовать для создания декора, украшения интерьера. Главное, что нужно при выращивании самоцвета, – это терпение.

Хотите сделать алмаз сами? Имеете опыт выращивания? Расскажите в комментариях. Поделитесь информацией с друзьями и знакомыми – она будет им интересна.

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:

1. Химическая формула — углерод 100%
2. Коэффициент преломления — 2,42
3. Дисперсия — 0,044
4. Твёрдость — 10 (высочайший балл по шкале Мооса)
5. 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

Можно ли из графита получить алмаз

300 лет назад уголь, графит и алмаз и относились к совершенно разным веществам. В 17-м веке появились первые исследования, подтверждающие родство непохожих друг на друга предметов.

В Англии Теннант, занимавшийся химией, смог сделать опыт, выявивший, что все они состоят из углерода. Действительно, внешне ни о каком сходстве не может быть и речи.

1. Темно-серый, блестящий, ближе к пастообразному, чем к твердому, состоящий из скользящих друг по другу чешуек – таков графит. Его твердость по шкале Мооса равна 2 баллам, где за 1 принят тальк. Применяется как смазка между скользящими друг по другу поверхностями и при изготовлении карандашей. Проводит ток.
2. Уголь черный, на изломе может блестеть. Абсолютно непрозрачен. Твердость от 2 до 5 баллов из-за примесей кислорода и азота, вступающих в реакцию с углеродом, позволяющих сделать структуру более плотной.
3. Алмазы – это эталон твердости среди камней, 10 из 10. Они прозрачны, применяются для резки стекла. Не проводят ток.

В 1955 году эксперимент увенчался успехом – путем воздействия температуры и давления слоистая кристаллическая решетка графита перестроилась до тетраэдрической алмазной.

Условия превращения графита в алмаз:

• температура 1800 °С;
• давление в 120 тысяч атмосфер.

Современные методы синтеза алмазов из графита

Искусственный алмаз можно сделать из богатых углеродом веществ (сажи, графита, сахарного угля и др.) при высоком давлении (более 50 тысяч атмосфер) и температуре выше 1200 °С с добавлением катализаторов. Кристаллы нарастают в метане.

Выпускаемые синтетические камни отличаются по прочности:

• АСО – обычной прочности;
• АСР – повышенной прочности;
• АСВ – высокой прочности;
• АСК и АСС – алмазы монокристаллические.

Сделать синтетический алмаз из графита можно путем соблюдения этапов сложного технологического процесса.

1. Вначале в специальной камере создаются нужные условия для роста кристаллов. Каждый алмаз растет индивидуально. Одна лаборатория способна вырастить не более 200–300 алмазов в год.
2. После выращивания камню придают цвет. Окраска лабораторного алмаза медово-желтая из-за азота. Для получения желтого, розового, зеленого, красного оттенка применяются технологии постростовой термобарической обработки (HPHT) – дополнительный отжиг минерала при высоких температурах и давлениях.

Самостоятельное получение алмаза из графита

Есть 2 основных способа, позволяющих вырастить довольно крупный алмаз в домашних условиях.

Чтобы своими руками быстро сделать алмаз из графита, потребуется:

• источник тока, к примеру, сварочный аппарат;
• графит из карандаша;
• провод;
• холодная вода или жидкий азот.

Суть процесса такова:

• графит нужно соединить с проводом и опустить в емкость;
• конструкцию нужно сильно охладить, сделать это можно жидким азотом либо путем замораживания в морозильной камере;
• после охлаждения подать ток к проводу.

После прохождения электрического заряда графит преобразуется в алмаз. Нужно соблюдать меры предосторожности при работе с электроприборами. При пропускании тока емкость может представлять опасность.

По теме видеоролик:

Настоящий алмаз можно сделать из графита более безопасным способом. Для него необходимы:

• дистиллированная вода (40 мл);
• поваренная соль (100 гр.);
• грифель из карандаша (12 гр.);
• прочная нить.

Вначале нужно смешать сухие компоненты, затем залить дистиллятом и оставить на сутки. Далее образовавшийся раствор сливается в другую емкость, лучше – с узким горлом, но не выливается совсем, он еще пригодится.

На дне тары обнаруживаются кристаллы – основа будущего камня. Самый крупный привязывается к одному концу нити и опускается в слитый раствор. Второй конец привязывается на зубочистку, карандаш или любую деревянную палочку, расположенную сверху посуды с раствором.

При испарении воды на кристаллической основе будут оседать новые составляющие будущего камня. Если раствора много, то можно сделать несколько точек наращивания самоцвета одновременно. Для получения крупного камня раствор готовится повторно. Новая порция подливается по мере испарения предыдущей.

Для повторного получения жидкости можно растворить в теплой воде маленькие кристаллы, образовавшиеся на дне тары.

Чтобы сделать минерал успешно, нужно соблюдать условия:

• в комнате не должно быть перепадов температур;
• следить за уровнем жидкости – растущий камень не должен оказаться на воздухе.

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.

ЧТО ТАКОЕ СИНТЕТИЧЕСКИЙ БРИЛЛИАНТ

В конце XVIII века ученые обнаружили, что алмаз — одна из форм углерода. Это положило начало многочисленным попыткам воссоздать драгоценный камень из подручных материалов: таких, как уголь или графит.

Как появились искусственные алмазы

Начиная с XIX века, многие известные физики и химики заявили об удачном завершении опытов по выращиванию алмазов. Правда, ни одно из таких заявлений не подтвердилось документально.

Лишь в 1927 году советский физик О. Лейпунский совершил прорыв, вычислив необходимые для процесса условия. Дальнейшие исследования и эксперименты проводились параллельно в СССР, США и Швейцарии.

HPHT и CVD

Создал и запатентовал первую рабочую установку синтеза кристаллов швед Балтазар Платен. Свой метод он подсмотрел у природы.

Платен воссоздал похожие условия: ячейку с никелем, кобальтом и железом раскаляли и обжимали многотонным прессом. Металлы в этом случае выступали катализатором, а прессы имитировали давление в тысячи атмосфер.

Такой способ получил название HPHT (High Pressure High Temperature) — высокое давление, высокая температура. Метод несовершенный, но простой и бюджетный. Сегодня он используется для массового изготовления технических алмазов и алмазной пыли.

В 60-х годах XX века был изобретен более совершенный метод CVD (Chemical vapor deposition) — химическое осаждение из газовой фазы. Суть технологии — в кристаллизации алмазов из углеводородного газа на выращенную методом HPHT подложку. CVD позволяет создавать более крупные и чистые кристаллы.

Нано-алмазы

Помимо HPHT и CVD, есть и другие, более узконаправленные, технологии:

• детонационный синтез алмазов — высокие температура и давление получаются благодаря детонации графита. В результате разложения углеродосодержащих веществ образуются нанокристаллы;
• ультразвуковой синтез наноалмазов — позволяет синтезировать микрокристаллы из суспензии графита в органической жидкости при обычном давлении и комнатной температуре.

Сходства и различия

Долгое время HPHT-алмазы и CVD-алмазы отличались от природных размерами — в искусственных условиях невозможно было вырастить камень крупнее карата. Но многие компании продолжают работать над устранением этого недостатка.

На сегодняшний день в искусственных условиях выращивают камни со следующими характеристиками:

У искусственных алмазов есть отличия от природных:

• “искусственники” могут иметь включения металла, оставшиеся от производства;
• на цветных камнях можно рассмотреть секторы роста, которые появляются из-за ускоренных процессов кристаллизации;
• природные и искусственные кристаллы по разному люминисцируют в УФ-лучах.

Эти различия можно увидеть только на специализированном оборудовании. Поэтому поставщики и продавцы искусственных алмазов обязаны указывать на бирках к товару сведения о происхождении кристаллов.

Достоинства и недостатки искусственных алмазов:

• идентичность с натуральными камнями;
• создание без вмешательства в природу;
• более низкая цена.

• недостатки обусловлены несовершенством производства — немногие предприятия обладают оборудованием, способным создавать алмазы нужного размера, чистоты и по конкурентоспособной 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

КАК НАЗЫВАЮТСЯ ИСКУССТВЕННЫЕ БРИЛЛИАНТЫ

По сложившемуся стереотипу “искусственный” — это нечто только внешне похожее на оригинал. Но имитация не всегда значит подделка.

Так как современные выращенные алмазы идентичны природным, маркетологи предлагают заменить прижившийся термин “искусственный алмаз” на формулировки, которые отражали бы природу происхождения этого камня более точно:

• “созданные”;
• “выращенные в лаборатории”;
• “созданные в лаборатории”.

Где востребованы

Отличать природные от лабораторных камней сложно, поскольку ученые создают кристаллы, во всем идентичные натуральным. Большая часть изготовленного сырья идет в промышленность, на научные цели. Самые чистые образцы нужны для нанотехнологий, точного машиностроения. Их используют при конструировании особо прочного инструментария – сверл, ножей, кругов.

Как и натуральные, синтетические камни востребованы в ювелирном деле. На долю синтетических кристаллов уже приходится более 2% бриллиантового рынка, и показатели увеличиваются.

Искусственные камни используются в промышленности и ювелирном деле

Промышленное применение

Алмаз – камень, известный своей прочностью. Изобретение синтетического алмаза дало промышленности новые возможности: лабораторные экземпляры оказались тверже, практичнее, однороднее. Это позволило использовать их как особо твердый режущий инструмент, в том числе при конструировании агрегатов для обработки алмазов.

И натуральный, и лабораторный алмаз обладает огромной теплопроводностью одновременно с низкой электропроводностью. Благодаря этому сочетанию промышленный бриллиант – выгодный теплоотвод, используемый в лазерных диодах, транзисторах. Благодаря качеству теплоотвода электроника дольше служит, реже требует ремонта и замены. Алмазные термораспределители – лучший способ предотвратить перегрев полупроводника.

Алмаз инертен, тверд, слабо расширяется, поэтому подходит для окна вывода микроволнового, инфракрасного излучения. Практика показала, что лабораторный бриллиант эффективнее цинкового селенида и кремния.

В электронике алмаз собираются использовать как полупроводник – эта сфера применения пока исследуется. За счет большой подвижности электронов промышленный бриллиант обладает диэлектрическими свойствами, пригодными для транзисторов. Сконструированные на алмазах транзисторы дольше служат при сильном нагреве, меньше страдают от радиации и механического износа.

Кристаллы необходимы в промышленности

Красивая смерть: новая технология получения драгоценностей

В 1999 году ученые научились получать алмаз из праха человека или животного. Через 3 года, технология получила широкую огласку и создание бриллиантов из останков превратилось в прибыльный бизнес. Методика не стоит на месте. Ранее для производства камня, требовался весь пепел от кремации, но сегодня хватает и локона волос.

Когда кремируют человека, требуются очень высокие температуры. Благодаря этому и появилась возможность сохранять близких в драгоценностях. Но, цена на такое захоронение не маленькая: 5000-22000 долларов.

Внимание! Цены, указанные на сайте не являются публичной офертой, и администрация не несет за них ответственности.

Получить камень из праха близких, можно за 12-14 недель, в зависимости от сложности заказа. Размер таких бриллиантов — от 0,25 до 2 карат. Цена различается в зависимости от цвета и размера. Для создания одного карата желтого алмаза, потребуется 100 г праха или 35-40 г волос и 6250 долларов. Для выращивания голубого минерала, затрачивается 500 г пепла или 100 г волос. Его цена начинается от 11750 долларов за карат.