当前位置: 石墨 >> 石墨资源 >> 实验室里还能种钻石,实现钻石自由
钻石对我们而言,它是一种珍贵的东西,钻石可以出现在戒指上,这样一枚带有钻石的戒指又象征了美好的爱情,物以稀为贵,钻石的珍贵也因为它自身的难寻,但是,如果在实验室里可以成功的“种”出钻石,那么我们距离实现“钻石自由”还有多远呢?
钻石是从哪里来的呢?我们熟悉的钻石还拥有着另一个名字,叫作金刚石,其中宝石级的金刚石被我们称作为钻石。
钻石在最开始的时候象征着权利和财富,英国王室就很喜欢钻石,当时英国女王登基的时候,她头上所戴的王冠就镶嵌了一颗一百多克拉的钻石,而她所持的权杖也镶嵌着一颗重达多克拉的大钻石。经过后来的发展,钻石也开始进入寻常百姓的世界里。
那么天然的钻石是如何形成的呢?钻石是地球母亲给我们人类的馈赠,钻石之所以珍贵,是因为它的形成过程历经千辛万苦,科学家经过考察发现很多的钻石矿都位于火山口附近或者是附近的河床里。
经过进一步的考察发现了其中的原因,在距离地表大约公里到公里的地方附近,化学物质在高温和高压的作用下被不断地挤压,大概历经千百万年后会不断缓慢地发生物理化学变化,之后经过火山的喷发,它们就会到达地面,在火山口冷却后就形成钻石,所以很多的钻石矿位于火山口附近。有时,大雨也会将钻石冲进河流,当水流变缓的时这些钻石就会沉积在河床上,所以很多的钻石矿也会出现在附近的河床里。
而有些钻石也被称为“天外来物”,它们被称之为是天外来客送给我们的礼物,在俄罗斯东西伯利亚的一个金刚石矿场中发现了一个巨大的陨石坑,在这个陨石坑里发现了很多的钻石,这主要是因为在陨石撞击的附近可以形成钻石存在的有利环境,因此可以形成钻石矿。
那么,珍贵的钻石可以人工合成吗?就像地球母亲给我们制作钻石一样,科学家也试图模拟这种环境,首先要了解钻石的主要成分,钻石的主要成分是碳元素,这样一来,闪闪发光的钻石和黑黝黝的石墨产生了联系,那么我们又如何将黑黝黝的石墨变成闪闪发光的钻石呢?
科学家开始模拟地球创造钻石的环境,利用高温和高压模拟环境创造人造钻石。通过制造一个两面顶的压机,这个两面顶的压机拥有上下两个顶,这两个顶可以用来施压,在中间的腔体部分的外面还包着一个加热装置,它可以通过用电来进行加热,之后实现高温。
但是,新的问题出现了,在高温高压的情况下,石墨转化成钻石需要经历漫长的时间,这个时间远远超过我们人类的寿命,达到千百万年。
显然这个漫长的过程需要加速,科学家发现铁、钴、镍这一类金属元素对石墨转化成金刚石有催化作用,它们可以成功的将过程加速,于是又出现了六面顶压机的设备,它是现在生产人造金刚石比较常见的设备。采取一种叫做化学气相沉积的方法(简称为CVD)来实现单晶金刚石的生长,这种方法对空气中的氮气有较好的控制,制造出来的人造钻石比较透明。
而想要制作出来高品质的单晶金刚石也需要先进的设备,开始时由于国内的技术受限,采用的是日本的装备,后来经过研究出现了国产的装备,后来也在国产的装备上成功的制备出了7×7毫米的金刚石,再后来对工艺进行了调整之后我们就实现了在一次性制备中拿到21颗单晶金刚石。
总之,需要不断地进行合成、生长才能得到没有缺陷的,大面积的单晶金刚石的籽晶,所以,我们要相信科技的力量。