人造鉆石,！到底是怎么造出來的,？

機極級技

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,，化學穩(wěn)定性好,，韌性差等特點，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，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,。

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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,，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,，這么強的組合當受到外力沖擊時,，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。

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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。

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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，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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化學氣體沉積法（CVD）能做大顆粒鉆石,，具有成本高，純度高等特點,，這種方法制造的鉆石能達到高級鉆石的顏色和純凈度

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化學氣體沉淀法
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首先用激光從人造鉆石或天然鉆石上削下細小的薄片,，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。

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用金屬箱蓋住它們,，注入氫氣和甲烷氣體,，機器內(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,。

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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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,。

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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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5 d2 P5 q% T" p. z& }高溫高壓法

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中,，啟動時頂壓機產(chǎn)生5000~6000兆帕的高壓,，通過導電讓生長艙上的加熱棒加溫，讓生長艙內(nèi)的溫度達到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,。

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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,。

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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。

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人造鉆石不僅可以用作各種珠寶,，通訊,，半導體等行業(yè)上，更重要的是科學家可以利用這些物理化學性質(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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上來學習

想起之前聽說的把人的骨灰做成鉆石的,，把死去的長輩戴在手上——可真是賽博朋克

大白小白

上來學習 發(fā)表于 2022-11-15 10:10
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