怎样辨别人造钻石与天然钻石？

最近我刚刚购入了一款天然钻石耳饰，买之前也是关于人造钻石和天然钻石做了很多功课的。天然钻石是大自然的馈赠，美丽的外表和它珍稀珍贵的特性，使它一直以来就备受喜爱。由于最近几年出现了人造钻石，想要辨别人造钻石与天然钻石是需要了解一些方式的。比如看钻石鉴定证书是否有专业鉴定机构的标志和编号、防伪条，或者拿去有钻石生产商协会投入验真合作的机构进行监测，目前国际上人造钻石鉴定最权威的机构是IGI国际宝石学院和GIA美国宝石学院。前不久，钻石生产商协会全球钻石验真项目PROJECT ASSURE也正式落地中国，主要是测试市面上的钻石检测仪器，以防合成钻石进入天然钻石供应链，让广大消费者购买钻石的时候可以更加的放心。天然钻石的形成时间可以追溯到地球诞生的初期，历史可以说是很久远了，而且天然钻石每一颗都独一无二的，完全不同的，很有收藏价值。另外就是，对比人造钻石生产时的碳排放量，天然钻石也环保了很多，只有人造钻石碳排放量的三分之一。人造钻石由于是机器批量的产物，也不存在保值这一说，就是所谓的“假钻”，短期快餐式的产品完全比不上上亿年沉淀形成的天然钻石，并没有值得购买的意义。多重比较下来，天然钻石当然更值得被选择。

1954年，人造钻石首次成功合成，当时，一批通用电器公司的研究员在实验室里制造出一颗钻石，他们仿造钻石在自然界形成的环境，给碳加以极度的高温和高压。同样在上个世纪五十年代，另一种制造合成钻石的方法被研发成功，这种叫化学气相沉积（CVD）的方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体。

CVD钻石是真正的钻石，当然可以过测钻笔了，测钻笔只能检测一些一般的仿钻，如导热性良好的莫桑石也可以过，更不用说CVD钻石了，CVD钻石和天然钻石可是成分，特性都完全一样的，根本就是同一种物质，目前市面上的一般简单仪器都无法区分，只能是去检测机构用专业仪器才能区分，正是因为这一点，所以IGI和GIA等钻石检测机构出具证书的时候必须标明是实验室培育钻石，就是担心无良商家当天然钻石出售。

1：正规渠道购买，不贪便宜；

2：具备一钻双证更安全；

（1）证书方面

一般是15分以上的钻石，合成钻石鉴定证书(GIA证书)一般会标注这个钻石是实验室人工合成的证书，颜色方面没有像天然钻石证书上那样标注颜色等级（D、E、F等颜色等级），而是标注颜色的情况如Colorless之类的对颜色进行详细说明。

合成钻石证书：This is a man-made diamond……这是一颗人造的钻石。

天然钻石证书：（下图与上图红色部分注意对比查看，只有备注信息，没有上图的英文部分）

（2）内部结构

大部分通过肉眼状态不能分辨，但是目前人造钻石内部或多或少有一些人造的痕迹，可以通过实验室的先进仪器进行分辨。

人造CVD合成钻石：由直径10到30纳米的钻石晶体聚合，内部结构与天然钻石不同，不完全是正八面体的晶体结构，而是一种复杂的晶体结构；

人工养殖钻石：顾名思义就是种出来的钻石，在2300℃下，15万~18万大气压的高温高压环境中，放置一颗天然钻石种子，周围是高温金属液体，上面摆放石墨，模拟钻石生长环境生长出来的钻石，这种钻石一般内部都会有一个很小很小的核心，随着技术提升，也许以后会有和天然钻石结构完全一样的人造钻石产生。

莫桑钻：合成碳化硅，外表与钻石相似，但是结构与钻石不同的仿品，用10倍放大镜观察内部瑕疵可与钻石进行区别。

其他人工钻石：人工钻石以目前的技术水平，或多或少都会与天然钻石有些差别，通过仪器基本上可以判别出来。

实验室培育钻石，是采用人工方法模拟天然钻石结晶特点生成并制造的钻石，并在每一个方面上真正意义的钻石，其在化学、物理、原子、光及所有特性与天然钻石相同。

如果说天然钻石最珍贵是悠久的岁月沉淀，那么，实验室培育钻石是由最优秀的科学家、专业的工程师、娴熟的技术工人所创造，整个过程只使用适量的电力和原材料，而不是大型机械破坏性的开采。避免了天然钻石开采所带来的残酷现实。培育钻石始终遵循绿色与环保，可持续发展的理念，保护了环境友好的同时又给人美的享受。

同样，实验室培育钻石的理念在对环境友好的前提下，并未放弃对其品质和价值的追求。不管是颜色，级别，切工，在模拟天然钻石形成的过程中，更加追求完美。尽管它们是在实验室中培育而成，但它们依然是真正的钻石，采用和天然钻石相同的分级标准，与天然钻石一同供应整个产业链。

一般来说，实验室培育的钻石的重量不超过1克拉，但随着技术和工艺的进步，市场上出现了更大的培育钻石。很多实验室也在不断刷新培育钻石的重量记录。

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！