实验室是如何培育人工钻石的？

由于钻石具有产量稀少、外观美丽、耐久这三大要素，在上世纪一些珠宝商的营销下，钻石成为了人们趋之若鹜的宝石，价格大幅上升，俨然成了宝石之首。“钻石恒久远，一颗永流传”的广告语，也在我国掀起了钻石热，一段时间内很多新娘都戴上了钻戒。

由于钻石巨大的销售价值，以及它简单的化学成分，因此很多科学家开始琢磨着怎样合成钻石，经过多年的研究之后，科学家终于在1953年人工合成了钻石，只是受限于当时的技术，人工合成的钻石还达不到宝石级别，很少用在饰品上面，大多用在工业上面。

实验室合成钻石也分为HPHT钻石和CVD钻石两种，分别表示它的加工方式：高温高压（High-Pressure High-Temperature）以及化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）。

在很长一段时间内，人造钻石的技术都没有很大的进步，直到2010年，蒙宇飞博士合成出当时世界上最大的无色切割CVD钻石，重达23克拉，自此以后，人工合成钻石的技术发展到了一个新的阶段，也给钻石市场带来了巨大的震荡。

实验室人造钻石和天然钻石没有任何质量上的区别，反而在品质上要更胜一筹，从外观上根本就无法区分，即使是专业的鉴定师，也必须借助专业的仪器才能进行区别。

实验室培养的人工钻石应用在首饰上，是一件不可避免的事情，尽管一些老牌的钻石珠宝商还是刻意夸大天然钻石的价值，企图人为地区分两者的价值，但在2018年，美国联邦贸易委员会取消了天然钻石和人造钻石的区别，统一定义为钻石。

玻璃

玻璃不仅可以用来制作假钻石，而且几乎可以用来作为任何天然宝石的代用品。用玻璃磨成的假钻石很轻易区别，因为它的折光率低，没有真钻石那种闪烁的彩色光线。一种非常简单的区别方法是，用白瓷碗盛一碗清水，将有怀疑的宝石浸入清水中，冒充钻石的无色玻璃制品似乎消失在水中看不清轮廓，真钻石的轮廓暗黑，在水中十分清楚。

人造尖晶石

和玻璃一样，生产它的目的就是为了作为许多种天然宝石的代用品和冒充品。它和钻石的区别是，缺少闪烁的彩色光线，将它浸入二碘甲烷中，也会轮廓模糊不清，而真钻石则十分清楚。

水晶和托帕石

这是两种天然矿物。无色透明的水晶和托帕石在琢磨后，粗看也有点像钻石，细看类似玻璃，缺少闪烁的彩色光线。另外，它们都是“非均质”的，而钻石却是“均质”的，用偏光仪能迅速地区别开来。

人造蓝宝石

人造蓝宝石是大规模生产的物质。它不仅作为宝石的代用品，在工业上也有很多用途。无色透明的人造蓝宝石在琢磨后也可作为钻石的代用品。常有这种情况，一件镶有大量小钻石的胸针或项链等首饰，可能一部分钻石是真的，而又混入了一些人造蓝宝石制成的假钻石。由于宝石镶在首饰上，测试不便，此时可将整件首饰浸入“二碘甲烷”这种液体中。真钻石在液体中边缘暗黑，好似在液中凸起，非常清楚；人造蓝宝石（或水晶）在“二碘甲烷”中几乎消失看不见，这样真假便一目了然了。在没有“二碘甲烷”时，用清水也可以，虽然真假的差别较小，但仍然很清楚。

此外，人造蓝宝石也是“非均质”的，而钻石却是“均质”的，二者用“偏光仪”也很轻易区别。

锆石

锆石是一种天然矿物，它本身也是一种中档宝石，无色透明的锆石经过细心琢磨后，是钻石的良好代用品。锆石的折光率近于2，色散也与钻石相近。因此从外观上看，锆石也会闪烁着彩色光线，与钻石很相像。在后述的各种人造假钻石出现之前，锆石是最佳的钻石代用品。

铌酸锂

这是一种典型的人造化合物，没有天然产的矿物，商品名称又叫“锂铌石”（linobate）。铌酸锂的硬度为摩氏55，与普通玻璃及钢刀相似，折光串与钻石相近，为221—230，色散是钻石的3倍。

铌酸锂本身是透明无色的，因此是钻石的良好代用品或冒充品。不过区别并不困难，首先，它琢磨后的成品和钻石、金红石一样，有明显的双影。另外，它的硬度太低。

钛酸锶

这也是一种人造化合物，没有天然矿物，它的商品名称为“钛锶矿”或“神石”（fabu1ite）。钛酸锶硬度为摩氏55，用钢针可能划伤它。比重513，为钻石的146倍。它的折光率与钻石完全相同，也是241，色散是钻石的4倍。因此，用无色透明的钦酸镕琢磨成宝石后，闪光强度与钻石完全相同，但色彩比钻石还要绚丽。

钛酸锶比铌酸锂更像钻石，因为它也是均质的，用放大镜观察没有双影现象。

钇铝石榴石

这也是人造化合物，没有天然矿物，商品代号为UAG。均质体，硬度高达825，比重455，折光率183。在1960年以前，无色透明的钇铝石榴石曾作为钻石的代用品。不过它的折光率太低，琢磨出的成品远不如钻石美观。自从后来生产出性质更接近于钻石的代用品如钆镓石榴石后，钇铝石榴石除作为其它宝石的廉价代用品外，已不再用它磨制假钻石。

立方氧化锆

这是专门制造出来作为钻石代用品或冒充品的人造化合物，没有天然矿物。

自从70年代中期制成立方氧化锆后，上面叙述的9种人造宝石原料，只用作别的中低档宝石代用品，不再用来磨制假钻石了。

立方氧化锆之所以能取代所有的磨制假钻石的原料，是由于它有着与真钻石非常相近的性质。首先，立方氧化锆的折光率为217，色散006，与钻石很接近，又与钻石同属均质性。立方氧化锆的硬度高达85，这使它琢磨成宝石后，可以镶嵌在首饰上长期佩戴，不会被划伤磨毛而失去光泽。立方氧化锆可以制出透明度极佳、完全无色的产品。这样，将它磨成宝石后，外观与钻石非常相似。据说在刚生产出来的那几年，用它冒充真钻石使一些有经验的宝石界人士也上过。

当然，立方氧化锆与钻石仍有不少差别；首先是硬度，什么物质也比不上钻石，立方氧化锆也不例外的低于它。此外，立方氧化锆的比重高达56—6，是钻石的16—17倍。有条件用仪器测一下比重，立即可以区别。立方氧化锆的商品代号为CZ，因此，用它磨成的假钻石 也常叫做“CZ钻”。CZ钻由于价格非常低廉，可外观又极像钻石，因此获得 了广大顾客的欢迎，不仅一般人常戴镶CZ钻的首饰，就是拥 有真钻石首饰的人，平时为了安全，也佩戴镶CZ钻的首饰。立方氧化铬的产量也与日俱增，仅美国的年产量已超过l0亿克拉，即200吨

莫桑石

是合成产品，也是最新的钻石模仿品。其常见颜色是微**的，化学成分是碳化硅，摩氏硬度925，比重322。具双折射率，折射率2648-2691，双折射率是0043。

莫桑石的导热能力与钻石接近，用钻石热导仪测试莫桑石会出现钻石反应，所以不能依靠热导仪鉴定莫桑石有一95度的硬度笔将它不显眼的位置会留下轻微摩擦纹，钻石的硬度是摩氏10度，所以不受影响，由于莫桑石的高硬度及高折射率特性的原因，已切割的蜞桑石表面反光及光泽与钻石极为接近

在2300℃、15到18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。

温度和压力仍是制造晶体的两项关键因素，其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造钻石，水压提供高压，电力产生高温，使碳围绕着直径为 1 毫米,由天然钻石制成的籽晶而形成晶体。

人造钻石是一种战略性资源，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。此前，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。

人工合成金刚石的方法主要有两种，高温高压法及化学气相沉积法。高温高压法技术已非常成熟，并形成产业。国内产量极高，为世界之最。化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。

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%。

-人造钻石

“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。

在人眼看来，天然钻石和人造钻石非常相似，但两者都有各自独特的特点。那么钻石是如何形成的？人造钻石值钱吗？我们一起来讨论一下吧。

钻石是非常昂贵的宝石，属于天然矿物。虽然钻石很贵，但并不意味着它们稀有。99%的钻石是由碳构成的，可以在地球的高温高压环境中自然形成。携带石墨等碳元素的陨石如果撞击地球，产生高温高压环境，也会形成钻石。与黄金相比，钻石的形成条件并不困难，所以地球上有很多钻石矿，工业钻石也可以通过人工合成的方式生产出来。

大多数人造钻石都是非常小的钻石，颜色也不是很好，所以一般都是用于工业用途，而且它们也有很多杂质，不像天然钻石那样完美无瑕，有些在价格上还是非常便宜的。但是，在一些特殊的渠道中，有些人造钻石比天然钻石贵，但不要在那些没有特殊情况的特殊地方购买。天然钻石和人造钻石最大的区别是价格。从价格上，我们一眼就能看出，这两种钻石的价格相差很大，天然钻石要比人造钻石高得多。这是因为天然钻石是独一无二的。

加工和抛光钻石是很困难的。经过仔细的筛选，能被制成钻石的原石很少。水钻的制作成本很低，但它们有同样闪烁的效果。即使人造钻石的质量非常高，那么它的价值也不如天然钻石，也不可能取代天然钻石，主要是因为两者在性质上是不同的。天然钻石是大自然的产物，需要数亿年的时间才能形成。人造钻石只需要几个月的时间。人造钻石的价格不是很贵，有的人造钻石只有几块钱，几百块钱，不是特别贵，无法与人造相比，但有些合成材料不同，可以达到几千块钱，价格也不会太贵，有些买不起的天然钻石就可以用它来替代。