为什么普通人很难分辨出人造钻石和天然钻石呢?原来人造钻石是用真钻石加工而来的。眼前这块普通的钻石只需要短短两周时间就能将它变成晶莹透亮的人造钻石。
第一、首先用激光从一大块真的钻石上切下一块宽五毫米、厚025毫米的小片,用来制造微小的钻石晶圆。激光在切割时会把钻石变黑,因此要把它放在钢块上进行抛光处理。技术员在晶圆的边缘涂上环氧树脂,一防滑动,然后将活化剂刷在环氧树脂的表面,让他们产生化学反应,使环氧树脂在几秒钟内硬化,将经验牢牢固定。接着把钢块所在一根螺纹泵上,再把螺纹棒安装到金属币,然后将钢块和上面的钻石均匀放到有钻石纱的转轮上,并铁块将钻石晶圆压紧。由于钻石在天然矿物中硬度最高,所以只能用钻石来打磨钻石,随着轮子转动将钻石晶圆表面的污垢磨掉,金属壁上的水平也能确保晶圆的位置是否准确。
第二、此时的钻石晶圆已经从乌黑变成透明,接下来就要将它变大。技术员用吸取工具将多片晶圆放在一个特殊的金属支座上,依次将它们整齐排列在一起,接着用金属隔间把他们召起来。随后气泵会往里面注入氢气和甲烷,将它们加热到几千度,同时里面的压力也要刚刚好,这样气体就会形成垫江,并没有钻石晶圆上使他们变大。在经过短短两个星期后,钻石精元就变成了比原来大十倍的小石块,此时它们的表面还很粗糙,还需要用激光使其变得闪亮。
第三、首先在直棒的顶端沾上环氧树脂,将人造钻石放上去并镊子按压固定,然后送进激光,是机械臂抓住之谤并缓慢转动,让激光能修饰人造钻石的每个面,这个过程能让钻石变得晶莹透亮。接着技术员用特殊的放大镜检查人造钻石的质量,再将钻石放进另一台抛光轮中来塑造人造钻石的轮廓,赋予它经典的钻石形状,这个过程让钻石的每一面都显露出来。制造出一颗人造钻石只需要短短的两个星期,而一颗真正天然钻石需要几千上万年的时间才能形成。
在人们的珠宝奢侈品中,钻石是指抛光钻石,也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成,是碳元素的一种晶体,硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物,密度为3。53(001)克/立方厘米,折射率为2。417,离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物,在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级,被称为宝石级钻石,在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后,称为裸钻,国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount,意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的,它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体,硬度为10,石墨属于六方晶体,硬度为1。它们具有不同的晶体结构,并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下,碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部,温度为900-1600℃,压力为(45-6)×109Pa,相当于地下130-200km的深度。理论上,只要满足条件,钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆,或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处,在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时,瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小,质量差,一般没有经济价值,不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望,钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域,其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩,以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下,次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷,残留在山坡、河流和海岸形成矿床,多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的,不像黄金等贵金属。21世纪以来,钻石价格一直保持稳定增长的趋势,逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助,做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬,不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面往往比钻石钝,但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬,仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面,就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎,它的外观通常是阶梯状的,而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质,没有任何东西可以标记它们。如果可以,那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石,其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状,反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察,真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点,而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝,因折射率和色散增加,容易误入,但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制,硬度相近,但折射率低且有双折射现象,放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳,就像钻石一样,只是物理结构不同,所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪,这是比较实用有效的方法。鉴定时,他们要先用水打湿钻石,然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上,铅笔划到的地方是没有痕迹的,而如果不是钻石,而是玻璃、水晶等材料,就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注,以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高,折射性好,但是旋转时会反射更多的彩色光,和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼,必须经过精心的切割、打磨、加工,才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值,下面详细介绍。当然,理想的切割效果是保持钻石的最大重量,最大限度减少瑕疵,充分展示钻石的美,使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先,检查钻坯,在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富,精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石,从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量,尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石,这个工作可能需要几个月,而对于普通钻坯,则需要几分钟。但是,再小的钻石毛坯,每颗钻石都必须经过详细的检验,才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号,表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下,线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上,然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕,再在凹痕上放一把方形刀,用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开,需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石,所以锯片是磷青铜圆片,边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上,锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割,大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形,即根据设计要求,将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状,或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质,只有钻石才能打磨钻石,钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯,然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,所有的刻面(刻面)都被转动,使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是,先在底层做8个大面,再做16个小面。有尖底,有25个刻面,从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面,共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面,如果没有尖底刻面,则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序,这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如,上述“扁平”钻坯可能不需要分割,或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而,对于任何一颗毛坯钻石来说,都有两个必不可少的过程,即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的,这使得钻石最闪耀。随着科技的进步,激光技术和计算机技术的引入,可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳,碳是宝石中唯一的单一元素,属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素,其中最重要的是N和B,它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明,因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417,色散适中,为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍,刚玉的150倍。它害怕重重的一击,重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的,当暴露在阳光下时,它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功,但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵,所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色,分散性强(0060),光泽强,密度高,为58g/cm3,手感厚重。钇石榴石的分散性较软,肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的,看看:1金矿是怎么形成的?2月光石是如何形成的?3雷电是如何形成的?4泻湖是如何形成的?5贝壳的珍珠是如何形成的?
河南工业大学材料学院超硬材料研究所成功合成出重2克拉、尺寸达82mm的高质量**钻石,该样品为内地重量和尺寸最大的人造金刚石单晶。此项成果标志着该校在国内人工合成钻石(宝石级金刚石)领域已处于领先地位。
优质宝石级金刚石单晶作为一种战略性资源,在工业、科技及国防等众多领域具有重要应用,市场前景广阔。世界上仅有美国、英国、日本等几个发达国家能够合成宝石级金刚石单晶。巨大的商业价值使得宝石级金刚石单晶的合成技术长期以来一直受到严密的封锁。
河南工业大学材料学院超硬材料研究所经过长期、大量的探索,成功掌握了合成优质宝石级金刚石单晶的核心技术,实现了3-8mm优质金刚石单晶的批量化生产,合成实验的重复性超过90%。
扩展资料
利用静态超高压(50~100kb,即5~10GPa) 和高温(1100~3000°C)技术,通过石墨等碳质原料和某些金属(合金)反应生成金刚石,其典型晶态为立方体(六面体)、八面体和六-八面体以及它们的过渡形态。
随着高温高压技术的发展,人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。到20世纪70年代开发的金属烧结聚晶金刚石(PCD),人工合成金刚石材料已经成为自然单晶金刚石的唯一替代物。
金刚石聚晶由金刚石微粉与少量结合剂在高温高压下烧结而成,具有耐磨性高,抗冲击韧性强,热稳定性好和结构致密均匀等特点,广泛应用于制造石油,地质钻头和机加工工具和宝石加工等。
-人造金刚石
-人造钻石
人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,从而会产生磷光现象。那么,你知道日本最大的人造钻石是多大吗我来告诉你吧。
日本最大的人造钻石
中国日报网站消息:日本研究人员近日宣布,他们研制成功直径达4毫米的全球最大最硬的人工钻石,有望将来用于加工坚硬金属等领域。此前最大的人工钻石直径不过15毫米。据《朝日新闻》等日本媒体报道,这一人工钻石由日本爱媛大学与住友电气工业公司的研究人员研制成功。它是一种由直径10到30纳米的钻石结晶而成的多结晶钻石,呈淡淡的糖稀色,并不像宝石那么光彩夺目。但是与单结晶钻石容易沿受力方向破裂不同,这种人工钻石能承受来自各个方向的力,硬度最高可达天然钻石的2倍。
这种人工钻石是把石墨放置于专用装置中,在2300摄氏度、15万到18万个大气压的高温高压环境下制造出来的。该研究小组曾于2003年研制成功最大直径约15毫米的结晶钻石,但由于体积太小,无法应用于工业生产。
后来,研究人员改良了加热装置,历经3年终于研制出了这个“大块头”。研究小组负责人、爱媛大学地球物理学教授入舩彻男表示,他们将进一步改良工艺,争取在2年之内使大型人工钻石在工业中得到应用。
磷光
磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态(通常具有和基态不同的自旋多重度),然后缓慢地退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)。当入射光停止后,发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的,因此这个过程很缓慢。所谓的"在黑暗中发光"的材料通常都是磷光性材料,如夜明珠。
磷光的概述
通常发光方式很多,但根据余辉的长短将晶体的发光分成两类:荧光和磷光。余辉指激发停止后晶体发光消失的时间。
当处于基态的分子吸收紫外-可见光后,即分子获得了能量,其价电子就会发生能级跃迁,从基态跃迁到激发单重态的各个不同振动能级,并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量达到同一电子激发态的最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为荧光。荧光也可以说成余辉时间≤10^(-8)s者,即激发一停,发光立即停止。这种类型的发光基本不受温度影响。
如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转,当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时,就会发生系间窜跃,到达激发激发三重态,经过振动驰豫达到最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为磷光。当然,磷光也可以说成余辉时间≥10^(-8)s者,即激发停止后,发光还要持续一段时间。根据余辉的长短,磷光又可以分为短期磷光(余辉时间≤10^(-4)s)和长期磷光(余辉时间≥10^(-4)s)。磷光的衰减强烈的受温度影响。
机制
电子依照泡利不相容原理排布在分子轨道上,当分子吸收入射光的能量后,其中的电子从基态S0(通常为自旋单重态)跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于激发态的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态。比如电子可以从经由非常快的(短于10 秒)内转换过程无辐射跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态,然后从经由系间跨越过程无辐射跃迁至能量较低且具有不同自旋多重度的激发态(通常为自旋三重态),再经由内转换过程无辐射跃迁至激发态,然后以发光的方式释放出能量而回到基态S0。由于激发态和基态S0具有不同的自旋多重度,虽然这一跃迁过程在热力学上有利,可是它是被跃迁选择规则禁戒的,从而需要很长的时间(从10 秒到数分钟乃至数小时不等)来完成这个过程;当停止入射光后,物质中还有相当数量的电子继续保持在亚稳态上并持续发光直到所有的电子回到基态。
磷光的历史
人类认识磷光已很久,在古代,磷光被笼罩上了一层神秘的色彩(如严寒干燥又晴朗无风的冬夜,在坟堆间偶然漂浮的小亮点,被人们认为是鬼火)。有的宝石在暗处会发光,如1603年,鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射被移到暗处后,会继续发光。当时关于磷光的记载中描述:鲍络纳石经阳光照射,须孕育一段时间后才产生光。经过几个世纪后,人们才弄清楚这一现象的发光原理与发光过程。1845年,Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出强烈的光
磷光现象
当去掉光源后,叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光,它是由三线态回到基态时所产生的光,这种发光现象称为磷光现象。
人或动物的尸体在腐烂的过程中,磷就会以联磷或磷化氢气体形式钻过土壤,钻出地面。磷在空气中缓慢氧化,当表面聚集热量达40摄氏度时,引起自燃,部分反应能量以光能的形式放出,这就是磷在暗处能发光的原因,叫“磷光现象”。
“钻石骗局”听说过吗?钻石恒久远,一颗永流传。而钻石本质是碳单质,虽然晶莹剔透闪花眼,却可以人为利用石墨在高温、高压的环境中制造的,“骗局”的说法就来了。
钻石是在地球历史上经过一些极端的变化产生的,比如在小行星撞击地球地层下的高温高压环境,而地球历史上这样的事件是比较多的,还有地下本身压力、温度就高一些,也有可能形成钻石,但是由于埋藏地点,开采比较难,加上钻石体积、硬度的限制,后期加工的困难也高一些,所以钻石昂贵,物以稀为贵,这没什么矛盾,只有在非常极端的环境中才能产生体积巨大的钻石,人类目前发现的自然生成的体积最大的钻石是重达3106克拉的非洲之星母体钻石。
而现在人类的技术已经可以模拟钻石生成的环境,用碳来制造钻石,在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下,在中心放一颗很小的天然钻石作为种子,在种钻周围是高温金属液体,在金属溶液的上层是石墨,在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。但是用这种方法制造的钻石分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,体积也比较受限。
所以在一定程度上讲,人造钻石确实没办法和天然钻石相比。但因为外观看起来与天然钻石没多大区别,主要在于后期加工,造假又比较低廉,也很受欢迎。好看耐用不就完了吗?然而也并非如此,人都是有点虚荣心的,手上戴个千百万年前形成的天然钻石和实验室中短时间形成的人造钻石,当然是前者更容易满足人的心理。
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