钻石形成的条件有哪些

自然钻石形成：钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石，是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳(C)元素组成的单质晶体，碳原子呈立方最紧密堆积， 彼此以共价键相连时， 就形成了自然界最硬的钻石||人工钻石形成：人工合成金刚石的方法有两种，是高温高压法及化学气相沉积法。

大部分钻石是在地质的高温高压下形成的。而钻石形成条件的压力在45到6Gpa，温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的深度。在地球深处只有很少的地方具有这种钻石形成的物理、化学条件。

从目前开采的钻石矿中发现，绝大多数的钻石形成年代都在20亿至30亿年前，在南非地区发现的一些钻石的年龄甚至达到了45亿年左右，这也能在一方面证实钻石是在地球诞生后不久便开始在地球内部结晶的。钻石也是世界上最古老的宝石。

那么钻石形成于年代久远的地层深处，是怎么被发现的呢？钻石一般是通过火山爆发而被岩浆带到地表。有些钻石矿石恰好落在河流上游，经过千百年的风吹日晒自然瓦解，钻石暴露在外，随着径流的冲刷来到下游，被有缘人的发现。所以在最开始的时候人们都是直接在河边“淘钻石”，就像淘金那样。

虽然能量产的人造钻石和天然钻石几乎没有差别，但要知道人造钻石成本高，并且人造钻石大多数都是带颜色的，再加上营销方面的因素，使得钻石市场依然以天然钻石为主。这样一来，钻石的价格自然很难降下来。

一、人造钻石成本高

从成本上来看，人造钻石的成本要远远高过天然钻石，这也限制了人们对人造钻石的消费能力。要知道，天然钻石的开采成本只有开采成本只有40-60美元/克拉，而人造宝石级钻石合成的成本约为每克拉2500美元，所以从这里就能看出，天然钻石和人造钻石在成本上存在着巨大的差距。 

二、人造钻石大多都是带颜色的

要知道，无色、透明的钻石在一定程度上更能得到人们的偏爱，可人造钻石大部分都是带颜色的，这也导致人造钻石在市场上的销售情况并不是很理想。反观天然钻石只有001%是带颜色的。也就是说，人造钻石在合成技术上的劣势，导致人造钻石在市场竞争力上要弱于天然钻石。

三、营销因素

由于营销策略的成功，导致钻石在一定程度上已经与婚姻密不可分，因而在挑选钻石饰品时，人们更愿意去购买天然钻石而不是人造钻石。之所以这样说，主要是因为人们会认为天然钻石更能代表美好的爱情。同理，由于人造钻石是工业化的产物，使得人们不太认同人造钻石的价值，这也让天然钻石在市场上更能得到人们的追捧。可以说，天然钻石在营销策略上的成功，让它在市场上能稳压人造钻石并占据了主导地位。

由此可见，钻石的价格之所以没能降下来，并不是因为天然钻石和人造钻石存在着区别，而是与成本、品质、营销等客观因素有关。

人造钻石和天然钻石，除了来源不同外，其它方面几乎没有什么不同，即使是专业的宝石学家，也需要借助专门的设备来分辨。

人造钻石，也称为合成钻石，是模拟天然钻石在地幔中形成时的自然条件，在高度受控的实验室环境中生成的钻石，人造钻石与天然钻石具有相同的光学和化学特性。

人造钻石根据不同的制造方法，分为HPHT（高温高压）钻石和CVD（化学气相沉积）钻石两种。人造钻石可以有多种色系可以选择，也可以制造出非常稀有的花色。

随着人造钻石的技术不断成熟，已经可以合成23克拉的无色切割CVD钻石了，这已经是宝石级别的钻石了；由于人造钻石可以大量低成本地生产，已经严重影响到天然钻石的价格，特别是中科院突破了以籽晶片和甲烷气体来制造钻石的技术，每个气体槽中每星期可以培育出一克拉大小的人造钻石。

天然钻石是在数十亿年的高温和高压条件下自然形成的，产生于地表之下大约 150公里深处， 钻石的碳原子在所有方向上的键合都基本相同。由于天然钻石产量比较少，能切割成宝石级别的钻石更少，所以天然钻石的价格到现在都很昂贵。

2018年7月，美国联邦贸易委员会对钻石作出了新的定义，不再区分天然钻石和人造钻石，而是统一称之为钻石，这给钻石行业予以了沉重打击，因为在新规中写道：不可在商业行销中，以合成一词，制造对手的合成钻石不是真钻石的印象……这是误导（消费者）。

随后，钻石行业的各大巨头也开始销售人造钻石，但还是有意区分出天然钻石和合成钻石市场，当时两者之间的价格相差近10倍。

还有一个极其微小的差别就是两者的硬度不同，天然钻石的莫氏硬度为10，而人造钻石的莫氏硬度为925。

什么是实验室创造钻石？（以下简称实验室钻石）

钻石有丰富的意义，象征着浪漫、爱情、金钱和权力。但是对于很多人来说，钻石质量好才是主要的，这些彩色的石头吸引人花成千上万或者更多的美元去购买。但是如果有一种更便宜的钻石，您会选择吗？

在过去十年中，实验室钻石技术已经大大改善到与开采钻石相等的质量。天然钻石和实验室钻石几乎是一样的，它们的构成物都是纯碳，晶体结构也非常相似，差异只可利用特定的仪器检出。

在大自然中，钻石形成于200公里以下的地球表面，由地壳运动形成的强烈热度和压力的作用，经过数百年或数十亿年被抬到火山口的表面。

相比之下，现代的实验室钻石是在实验室用两种方法——HPHT（高压高温）或CVD（化学气相沉积）创造而成的。不管用任何一种方法创造钻石，如果做得好，用肉眼都分辨不出来，只能用实验室的特定仪器检测。

钻石除了用作珠宝之外，也广泛运用于工业、科学、军事等领域。正因为钻石用途广泛，人们才会选择在实验室创造高品质的钻石。并以不断改进的技术去提高实验室创造钻石的质量，使之成为天然钻石的顶级代替品。

虽然实验室钻石价格仍然不便宜，但是珠宝商一致认为，大小和颜色相同的天然钻石与实验室钻石，购买实验室钻石可以节省约30%的成本价格。

识别实验室钻石钻石

优质实验室钻石很难用普通设备鉴别，只可在实验室利用光谱仪器检测。

为何要购买实验室创造钻石？

1．社会和平——，在过去几十年，武装冲突钻石贸易对于钻石的声誉来说这是个污点，使钻石光彩不再。

实验室钻石拥有天然钻石的美丽，使人不再因为争夺钻石而引发流血冲突，更加促进社会的和谐与稳定。

2．生态友好——不干涸，没有炸药，需要开采，这意味着不损伤脆弱的生态环境。

3．智慧结晶——这是全新的技术，人类运用智慧努力创造出的美丽钻石。

4．贵重价值——品质好的天然钻石固然昂贵，但品质好的实验室钻石并不会比天然白色钻石的格价便宜很多，这也体现了钻石原本的含义：珍贵、稀有。

5．观念改正——许多人对合成宝石都有排斥观念，把实验室创造与“廉价”或“假的”联系在一起，其实实验室钻石是“真”钻石，请看如下图表：

看到上图数据据后，请不要把实验室钻石跟一般人造钻石相提并论，因为它是“真”钻石。

世界三大权威鉴定机构之一IGI（国际宝石学院），已经为实验室钻石做4C鉴定证书，IGI证书做工精良，提供的信息细致直观。下图是IGI为实验室钻石做的鉴定证书：

如何鉴别钻石的真伪？分辨天然钻石与人工钻石的方法

在各类珠宝中，钻石被誉为“宝石之王”而深受世人喜爱。然而，人们在选购钻石时，如果是在非正规场所、或无品牌店面，有时会买到假的钻石（即一些仿冒材料、或人工合成钻石），结果损失惨重。

目前市面常见的仿制钻石材料主要有：天然无色透明的宝石（如水晶等）、人造立方氧化锆（也称苏联钻、CZ）、钛酸锶、钇铝榴石（YAG）、钆镓榴石（GGG）、合成碳化硅（moissanite）以及玻璃等。

借助10倍放大镜识别钻石真伪的方法

1、看刻面边棱特点

钻石硬度大，各刻面间边棱尖锐，而代用品或仿钻硬度小，边棱易磨损呈圆滑状。

2、看火彩

钻石光泽感强，出“火”柔和，而仿钻CZ和钛酸锶出“火”太强且刺眼，YAG则闪光显得吊滞。

3、看亲油性

钻石对油脂有亲和性，比起仿钻品和代用品更易沾上油污。

4、看雾气消散快慢

同时往钻石、仿钻品和代用品上哈气，钻石上的雾气消散得更快些。

除了上述这些共性特征之外，还可针对某一仿制品的个性特征同钻石加以区分，如CZ密度大，故同一大小颗粒，CZ要比钻石重些。又如锆石由于双折射率高，放大观察边棱明显可见重影现象；玻璃仿钻品其内常含气泡等，这些均是识别钻石真伪的要点。

鉴定钻石真假简单方法举例

对于普通老百姓来讲，鉴别钻石真假简单可行的方法有：

1、铅笔鉴定法

将钻石用水润湿后，用铅笔在钻石上面刻划一下，真钻石的表面不会留下铅笔划过的痕迹，而水晶、玻璃、电气石等无色透明的假钻石则会留下痕迹。

2、钢笔鉴定法

将一支钢笔蘸上墨水后在钻石上画线条，真钻石在放大镜下观察，其表面会留下一条光滑而连续的墨水线条，且无断痕，假钻石留下的线条则往往是由一个个小圆点组成。

3、刻划鉴定法

钻石的硬度都很强，钻石的尖端相当锋利。用钻石在玻璃上轻轻划一下，会留下一条较明显的白痕，假钻石则皆无此类现象。

4、滴水鉴定法

将钻石的上部台面拭擦干净，用牙签的末端沾一滴水滴在它上面，真钻石上的水滴会呈现中等程度的小圆水滴形状，假钻石上的水滴则会很快散开。

5、光性鉴定法

真钻石具有单折光性，有光芒四射、耀眼生辉的特征，放在手上则看不到手纹。以水晶等冒充的假钻石，其色散差、折光率低，透过水晶等可见手纹。

8月25日是七夕节，不知道各位有送出礼物呢还是有收到礼物？但厦大20届新生可是收到了最为“硬核”的礼物，一枚莫桑石制作的“钻戒”，厦大招生办公众号晒出了“强基计划”招生学院给物理系新生们准备的见面礼。

什么是莫桑石？它的价值到底几何？

莫桑石是“moissanite”英文的近音译，也称摩星石，是天然碳化硅晶体的俗称，1893年法国化学家首先发现这种天然碳化硅晶体，这种晶体在自然界极其罕见，只有陨石中或者超基性岩中才有零星发现！

比较有趣的是这些超基性岩比如金伯利岩也是钻石的诞生地，不过自然界出产的碳化硅晶体的尺寸很小，根本就无法用来制作首饰级的宝石，说到这里，大家可能会认为莫桑石比钻石还罕见，而且宝石级的莫桑石还凤毛麟角，那么它是不是钻石还珍贵？

其实错了，莫桑石价格大约只有钻石的十分之一，而且它已经进入了大规模的工业化生产，由于莫桑石硬度极高，达到了925，和钻石的硬度10相差不大，因此很多需要用钻石级硬度应用已经比莫桑石代替。

而且莫桑石的折射率和色散都和钻石差不多！也就是说，假如有人用一枚莫桑石制造的戒指，然后告诉你这是克拉级钻戒，个人是很难分辨的！因此莫桑石在首饰行业还非常吃香，很多珠宝商家都有莫桑石钻戒出售！

除了作为宝石级用途外，碳化硅更广的是工业用途，比如磨料和切割工具以及结构材料，另外还在天文上用作望远镜镜面材料，比如赫歇尔空间天文台和同温层红外线天文台就有碳化硅制造的镜片！它还能掺杂氮或磷可以形成n型半导体而掺杂铝、硼、镓或铍形成p型半导体，也就是制造芯片的材料！在功率电子元件上也被制造用来替代IGBT，取得更低的功耗等等！

碳化硅到底是怎么制造出来的，它和钻石到底有多少差别？

其实碳化硅的来历还真和钻石有些关系，自从1797年科学家发现钻石几乎就有纯碳组成后（碳的通俗异构体），就一直想通过人工制造的方法来大量生产钻石，科学家也尝试了N种钻石的制造方法，所以碳化硅只是在无数种制造钻石的方法中的一次意外！

1890年由爱德华·古德里奇·艾奇逊就是在尝试铁锅中加热硅酸铝（黏土）和焦炭粉的混合物，计划合成人造钻石的过程中发现了这个后来可以量产合成碳化硅的方法！不过它当时以为碳和铝化合物刚玉，因此被称为金刚砂！

艾奇逊（EG Acheson）

1893年艾奇逊折腾出了工业生产碳化硅的方法，这就是后来大名鼎鼎的艾奇逊炉，这种方法是以碳质材料为炉芯体的电阻炉，通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅，这种炉一直被沿用至今。当然碳化硅也不只是这种方法，还有比如熔融的单质硅熔解单质碳、将碳化硅和硅石的混合物熔化和在电炉中用单质碳还原硅石的方法等等。

人造钻石的“一波三折”

相对于碳化硅，钻石制造难度完全不在同一个级别，钻石的人工制造一直到1940年代才提出用CVD气相沉积和HPHT高压法生产钻石，到1953年左右才有所突破！两种方法难度都比较大，尽管已经人工生产，但它的价格比起碳化硅来，仍然非常高，不过比天然钻石，那是要便宜很多了（天然钻石的1/10）！

气相沉积法制造钻石

材料学在科学上的意义！

厦大物理系给新生赠送莫桑石钻戒，其实挺有意义，首先就是材料科学的一课，将物理系这个干巴巴的科系和七夕节的“钻戒”联系在了一起，让新生物理对于应用科学领域的用途有了非常直观的认识，一个小小的礼物，直接让他们建立起对这门学科的兴趣！

一般材料学一级学科的名称是Materials Science and Engineering，翻译成中文也就是材料科学与工程，有科学俩字在内，那一般就是高大上的玩意儿，其实也没错，材料学和人类基础科学与工程技术进步简直就帮助太多了！

比如现代航空发动机的叶片，从发动机前端到后端，工作环境从大气环境到超高温一千多度，而且还要保持数万转的速度且强度不变，这是何等变态的材料？但如此难以制造的东西，材料学解决了！比如2018年中科院沈阳金属研究所攻克的航空发动机单晶高温合金叶片铸造技术，不仅解决了中国多种单晶叶片从无到有的问题，还大幅提升了国内单晶叶片的合格率，推动中国在单晶叶片铸造技术领域达到国际领先水平。

全球最先进的航空发动机燃气涡轮，也就是发动机的心脏部位，采用的都是空心单晶叶片，每片空心叶片所受的离心拉伸应力超过一吨，据说此技术还能被应用与WS15发动机！

除了这个发动机人人都知道外，在纳米材料、新能源材料、生态环境材料都无法离开材料这门学科，比如碳纳米管的制取，石墨烯电极的制备，超结构材料的制造，生物医学材料各种催化剂材料等等，这个行业基本就是一个点石成金的“炼金术士”！

但是学材料也要耐得住寂寞，因为材料很多时候就和各种钢铁打交道，比如铁碳合金、相图金相以及铸造焊接成型等等，似乎有些偏离材料的门道，但这些都是基础，往后会越来越深入，材料学，本科只是学个基础，博士刚刚起步，各位大佬们，慢慢学，拯救地球要靠各位了！