Δύο μέθοδοι παραγωγής συνθετικών διαμαντιών
| HPHT | CVD |
| Το HPHT είναι μια συντομογραφία για "υψηλή θερμοκρασία υψηλής πίεσης", που σημαίνει "υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία" στη μετάφραση. Αυτή η μέθοδος παραγωγής συνθετικών διαμαντιών αντικατοπτρίζει έτσι τις συνθήκες υπό τις οποίες αναπτύσσονται οι κρύσταλλοι - σε ένα περιβάλλον εξαιρετικά υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας που μιμούνται τις συνθήκες των φυσικών διαμαντιών στο μανδύα της γης. Στη μέθοδο HPHT, οι θερμοκρασίες είναι συνήθως 1300-1600 ° C και πίεση περίπου 5 GPa. Αυτές οι ακραίες τιμές είναι απαραίτητες για τη μετατροπή του άνθρακα σε δομή διαμαντιών. | Η CVD είναι μια συντομογραφία για "εναπόθεση χημικών ατμών", μεταφρασμένη "χημική εναπόθεση από το στάδιο του αερίου" ή αυξάνεται από το αέρια μίγμα. Σε αυτή τη μέθοδο, το διαμάντι σχηματίζεται από μια χημική αντίδραση αερίων υδρογονανθράκων, συνήθως μεθάνιο, στην επιφάνεια ενός μικρού υποστρώματος διαμαντιών στους 800-1200 ° C. Τα αέρια στον αντιδραστήρα σπάζουν σε ριζοσπάστες και άτομα άνθρακα, τα οποία αποθηκεύονται σταδιακά στο υπόστρωμα και σχηματίζουν ένα στρώμα συνθετικού διαμαντιού. Το όνομα CVD αντικατοπτρίζει έτσι την αρχή αυτής της χημικής απόθεσης από την αέρια φάση. |
Υπάρχουν αποτελεσματικές μέθοδοι για την παραγωγή συνθετικών διαμαντιών, αλλά ένας έμπειρος εμπειρογνώμονας μπορεί να διακρίνει τη συνθετική και φυσική προέλευση του διαμαντιού.
Αρχές και μεθόδους κατασκευής διαμαντιών περιγράφονται πολύ καλά στο βίντεο του Element6, το οποίο αποτελεί μέρος της ομάδας Defeers:
Συνθετικά διαμάντια HPHT
Τα διαμάντια δημιουργούνται με κρυστάλλωση άνθρακα σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία: Αυτές οι συνθήκες μιμούνται το περιβάλλον στο μανδύα της Γης, όπου ο άνθρακας μετατρέπεται σε διαμάντι.
Η ανάπτυξη του διαμαντιού λαμβάνει χώρα στο φύτρο. Το μικρόβιο είναι ένας μικρός κρυστάλλων διαμαντιών, γύρω από το οποίο αποθηκεύονται σταδιακά άλλα στρώματα άνθρακα.
Χρησιμοποιούνται ακραίες συνθήκες: Η πίεση 5-6 GPa και η θερμοκρασία των 1300-1600 ° C είναι βέλτιστη για την ανάπτυξη των κρυστάλλων.
Τα μέταλλα χρησιμοποιούνται ως διαλύτης άνθρακα: FE, NI, τι ή τα κράματά τους χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Επομένως, τα μέταλλα μπορούν να ενσωματωθούν στη δομή του διαμαντιού.
HPHT Diamants: Μπορεί να είναι άχρωμο ή έγχρωμο κίτρινο, μπλε ή ροζ ανάλογα με τις προσμίξεις.
Χαρακτηριστικά συνθετικών διαμαντιών HPHT
Ειδικοί τομείς ανάπτυξης: Προκύπτουν λόγω της ταχείας ανάπτυξης κρυστάλλων προς ορισμένες κατευθύνσεις.
Μεταλλική ένταξη: Προέρχονται από μεταλλικούς διαλύτες που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη (Fe, Ni, τι).
Ανώμαλη φωταύγεια: Πορτοκαλί σε κόκκινο φθορισμό αντί για μπλε σε φυσικά διαμάντια. Η αντίδραση στο SW UV είναι ισχυρότερη από ό, τι στο LW UV
Πολύ συνηθισμένο είναι ισχυρό φωσφορίζοντα μετά την έκθεση σε ακτινοβολία UV SW και αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά που βοηθά στον εντοπισμό διαμαντιών HPHT Lab-Gown Diamonds
Η παραγωγή διαμαντιών HPHT Lab-Gown βρίσκεται τώρα κυρίως στην Κίνα και τη Ρωσία:
Στην Κίνα υπάρχουν πολλά εργοστάσια για την παραγωγή συνθετικών διαμαντιών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο HPHT. Αυτά τα εργοστάσια χρησιμοποιούν τεράστιες πρέσες που δημιουργούν ακραία πίεση και θερμοκρασία που απαιτούνται για την αύξηση των συνθετικών διαμαντιών από τους κρυστάλλους άνθρακα. Κάθε αντιδραστήρας μπορεί να ζυγίσει μέχρι και 50 τόνους. Η Κίνα παράγει περίπου το 60% της συνθετικής παραγωγής διαμαντιών στον κόσμο, κυρίως με τη μέθοδο HPHT.
Η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία αυτών των εργοστασίων λαμβάνεται σε μεγάλο βαθμό από την καύση άνθρακα. Το 2020, το 63% της ηλεκτρικής ενέργειας από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με άνθρακα ήρθε στην Κίνα. Η ένταση υψηλής ενέργειας των συνθετικών διαμαντιών, που σχετίζεται με τη χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οδηγεί σε υψηλές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
- Τα συνθετικά διαμάντια HPHT έχουν φθορισμό κάτω από το SWUV σημαντικά πορτοκαλί σε κόκκινο
- Το HPHT έχει επίσης ένα ξεχωριστό φωσφορισμό κάτω από το SWUV
HPHT Diamonds συχνά φωσφοφορία μετά από έκθεση SWUV, σε αντίθεση με τα φυσικά διαμάντια
CVD εργαστηριακά διαμάντια
Τεχνολογία CVD (εναπόθεση χημικών ατμών): Το διαμάντι αυξάνεται από το αέρια μίγμα με χημική εναπόθεση στο SO -Called Diamond "Seed", μια φέτα συνθετικού διαμαντιού.
Πώς τα διαμάντια που καλλιεργούνται με CVD κάνουν πολύ καλά περιγράφονται στο βίντεο του Element6, το οποίο αποτελεί μέρος της ομάδας Defeers:
Πηγές άνθρακα:Η πηγή άνθρακα χρησιμοποιείται από μεθάνιο, ακετυλενίου κ.λπ.
Συνθήκες ανάπτυξης: Μαλίχωση από HPHT - Πίεση κάτω από 100 kPa, θερμοκρασία 800-1200 ° C
Χρώμα και χαρακτηριστικά: Το χρώμα είναι πιο συχνά κιτρινωπό, άχρωμες πέτρες, δεν περιέχει μεταλλικές προσμίξεις, αλλά μπορεί να υπάρχει άλλη ένταξη. Το χρώμα αντιμετωπίζεται πολύ συχνά στη συνέχεια με τη μέθοδο HPHT, η οποία επιτυγχάνει υψηλά χρώματα του D-F-
- Τα συνθετικά διαμάντια που δημιουργούνται από τη μέθοδο CVD αντιδρούν στο SUV Orange σε κόκκινο
- Τα συνθετικά διαμάντια που κατασκευάζονται από μεθόδους HPHT ή CVD αντιδρούν συνήθως σε μικρότερα μήκη κύματος UV (SWUV), ενώ τα φυσικά διαμάντια είναι τα αντίστοιχα γύρω
