人造钻石的做法是在高温、高压的情况下做出来的。
人造钻石在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。
2005年美国的人造钻石生产线的产能达到每小时5克拉。近期,俄罗斯的科学家们已经研制出了直径在3毫米左右与天然钻石晶体结构完全一致的人工钻石。相信随着研究的深入,在不远的将来就可以造出与天然钻石一样的人工钻石。
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,该样品为目前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领域已处于领先地位。
人造钻石与天然钻石的区分方法
人造钻石的品质精良外貌与天然钻石难以区分。刚开始的时候由于人造钻石技术不够精良,钻石商可以用非常简单的方法确认钻石是否在实验室培养长大,他们用的是强力磁铁,因为人造钻石内部有培养过程残留的金属结晶,强力磁铁便能将钻石吸起。
可是随着人造钻石技术的不断成熟,原来的老办法已经失效了。人造钻石的鉴别需要专门的鉴定机构和鉴定仪器才能实现,又由于设计的科技和仪器成本十分高昂,目前国际上只有少数几家实验室具备鉴别合成钻石和天然钻石的能力。美国著名的宝石级别人造钻石生产商将推出其人造钻石珠宝产品线,所有钻石都必须经过IGI权威鉴定才能销售。
人工钻石不会给个人身体造成伤害,只是没有更好的收藏、升值空间。人工培育钻石其实和天然钻石都是一样的,都是穿碳结构甚至有一样的光学性质、硬度以及折射率,其实也可以说人工培育钻石也是真钻,只不过一个是在实验室人为培育出来的,一个是在自然环境当中自然形成的,从各个方面来看人工培育钻石和其并没有太大区别,也是值得被购买的,但具体还是需要看个人的观念和认可度。
人工培育钻石虽然是人工培养出来的,在中低端市场比较多见,但是里面的成分都是很安全的,也能够被设计成各种比较时尚和流行的款式。现在制造人工培育钻石的主要工艺有两种:一种是高压高温法(缩写HPHT),另一种是化学气相沉淀法(缩写CVD)。自1950年首次使用高压高温法成功合成钻石以来,现在采用这种工艺制造宝石级合成钻石的主要有中国、俄罗斯、美国等国家。
用宠物骨灰定制钻石一克拉价值4万多,如此昂贵的价格,没有想到也能够吸引许多顾客前来购买和定制,主要的原因还是在于这个生产项目是在创造新的情感价值,毕竟我们挣到的钱也是为了让我们更好的生活,如果能够用金钱来帮助我们满足愿望的话,也是能够花费昂贵的价格来帮助我们留下当初最珍贵的美好,比如:可以用骨灰或者是毛发来制作钻石。许多养宠物的家庭当他们的宠物年迈老去以后,就会让宠物的主人非常伤心,所以这些宠物的主人就会找各种各样能够留下宠物美好的方法。
戒指本身的含义就是永恒,当它用宠物骨灰和毛发制作出来以后,就会让永恒的这个定义瞬间升华,相信那些经济条件允许的人都会在宠物离开之后将宠物的毛发或者是骨灰变成永恒的钻石陪伴在我们身边,除此以外还加工一些因为意外而丧失生命的人骨灰做出的戒指,这也给戒指赋予了另外的一番含义,人工制作出来的钻石纯度会更高,所以不用担心这个钻石是会假冒或者是出现任何的问题,也相信在未来将会迎来更多的消费者定制特殊的钻石戒指。
当宠物或者是我们的亲人离世之后,活着的人都会向采用一些方式来保留住当初的美好,骨灰定制钻石价格昂贵,对于一般低收入的人群来讲,不会去选用这种方式来将曾经的美好留存下来,但是他们也总会用自己独有的方式去留下这份美好,对于我们在现在当中没有失去的,更加应该珍惜,特别是对于我们周围的人或者是动物来讲,每一天都应该用真心来对待他们,这样才能够在生离死别的时候,没有留有遗憾。
与钻石有关的历史是从印度开始的在印度中央地区的德士高原中,发现了被后世称为光明之山钻石的大型钻石,那是在1300年左右的事,据称是当时世界最大的这个钻石竟然有186克拉。这个时代的印度被分成几个相互征战的王国,光山钻石也就在这些王候的手中传来传去,最后落蒙兀儿帝国的创始者巴伯尔手中。
蒙兀儿源自内蒙古,据说巴伯尔的父方是帖木儿,而母方是成吉思汉的亲戚。他继承父亲的地位,成为现在为俄罗斯领地的中亚费干纳地方的领主。而就在此时,由于想要建立帝国的野心幻灭,他只好离开中亚,并从位于阿富汉喀布尔附近的开伯尔隘口入侵印度,并于1526年他击败洛迪王朝的军队,然后在德里建立了蒙兀儿王朝,这个王朝直到1858年灭亡。1877年,英国的维多利亚女王宣称她是印度帝国的皇帝。这颗由巴伯尔得到的光山钻石被保存在蒙兀儿皇帝的宝库中,成为印度财富的象征。
有关这颗钻石的传闻传到其他国家去,结果激起了波斯王获得它的欲望。波斯王纳迪尔沙是一位从牧羊人登上王位的传奇国王,他于1739年时进攻蒙兀帝国的首都德里,而他所想要的就是光山钻石,以及另外一个被称为孔雀玉座的玉座。虽然玉座很容易就找到了,不过却很难找到钻石。
当波斯王束手无策时,后宫佳丽中有个人告诉他钻石是藏在佳丽中有个人告诉他钻石是藏在蒙古儿皇帝的头巾之中。当波斯王检查皇帝的头巾并从中找出这颗钻石时,钻石的大小及光辉使他大吃一惊,忍不住大叫了一声光之山。光山钻石的名字就是源自这段插曲。
纳迪尔沙于镇压叛乱的夜晚在帐篷中被暗杀了,在那以后,光山钻石辗转于数人之手。将它再次带回印度的是被称为旁遮普之狮的兰吉特锡福,他于19世纪初期集合了旁遮普地方的锡克教教徒建立了锡克王国,抵抗英国直到最后。可是在他死后。锡克王国就被消灭,光山钻石也随着印度王一起由东印度公司呈献给维多利亚女王。
其后花了将近4万美元将这颗钻石重新切割成约为当初的一半的109克拉,并将它和切下的碎片一起镶在现在英国王室的王冠上面,从位于泰晤士河畔的伦敦塔的一个房间中可以看到光山钻石最终的定居地。
历史上最大的3106克拉的原石是于20世纪初期在非洲发现的
以世界的钻石产地来说是以印度、巴西和非洲最著名,而现在澳洲的钻石生产量也在增加之中。其中自古以来就已经为人所知的钻石产地是印度,从18世纪中期以后在巴西也开始了钻石的采掘。到了1870年以后,世界的钻石采掘几乎全部转移到非洲了,在非洲的产地有南非共和国、纳米比亚、安哥拉、坦桑尼亚、刚果民主共和国、几内亚、博茨瓦纳、塞拉利昂、纳米比亚、加纳、中非共和国等等非洲南部及中西部各国。再看现在的世界地图时,这些国家和巴西是隔了大西洋相望,而印度则是隔着印度洋位于北半球的,所以这些产地绝对不会被认为在地理上的处于邻近位置。
但是,如果根据在目前被确认正确的由德国地球物理学家魏格纳提出的大陆漂移说在距今大约15亿年前,这些钻石产地却是彼此处于邻近地位的。当时在现在的大西洋中央地区,南美洲大陆和非洲大陆的海岸线彼此相连。和现在相同的,马达加斯加岛是位于当时的非洲大陆的东边海岸线附近,而在更东边的则有印度半岛,现在位于北半球的印度在当时是位于南半球的。在有这种想法的魏格纳所描绘的世界地图上,巴西、非洲以及印度的钻石产地全都连接在一起。也就是说,钻石在当时是连成一片地存在于距今15亿年以前的地层中的。
到目前为止所找到的最大的钻石是于1905年1月25日在南非德兰士瓦省的普烈米亚矿山找到的,以发现矿山的库利南爵士的名字而称为库利南钻石,有3106克拉,由它制作出了9颗大的和100颗较小的钻石,其中最大的4颗依序是530、317、95和64克拉,那颗称为非洲之星的530克拉钻石目前被镶在英国王室的权杖上面。
英国国王爱德华七世,将库利南原石送往阿姆斯特丹,让有名的研磨师阿夏雕琢。在切割坚硬的钻石时是利用了其解理性的,解理是指钻石的结晶会容易往某个方向裂开的性质。即使是由原子紧密地集合而成的钻石结晶,原子的结合在某个方向上也具有特别弱的性质。这就是解理性的原因,也就被利用在钻石的切割上。
阿夏将这颗世界最大的钻石放在台子上,将解理刀对着要劈开发方向给予用力的一击。最初的一击没有让库利南钻石产生丝毫和破损,但是第二击时,就对着阿夏预定好的方向很准确地裂开了。据说神经绷得太紧的阿夏在确认没有失误之后就昏倒了,因为这时假如失败就有可能会造成家破人亡的下场。
初期的钻石几乎全都是从沿岸漂移物矿床里由河川泥沙中发现的
在初期被发现的钻石几乎全都是沿岸漂移物矿床,也就是说都是从河川泥沙中发现的。在有名的光山钻石等被发现的印度中央地区德士高原的戈尔贡达也是沿岸漂移物矿床,这些是从钻石的真矿床随着沿岸漂移物一起被河川搬运来的。
钻石很坚硬,也很耐酸性和碱性,这也就是说即使随着石头和沿岸漂移物一起被河川搬运了很长的距离也不会有破损或磨耗。由于钻石的比重大,当河川中的水流速度变小时,钻石就会沉积在河川底部累积起来,于是在与钻石的真矿床毫无关系的遥远场所就会有钻石的沿岸漂移物矿床形成。
目前,弋尔贡达的钻石沿岸漂移物矿床被认为是从同样位于德干高原中的钻石产地潘纳所流过来的,在潘纳发现了作为钻石矿床的角砾云橄岩管。
但是钻石矿床不一定是角砾云橄岩管,到目前为止发现角砾云橄岩管的地区,只有南非共和国的金伯利和俄罗斯的米尔尼等,但数量很少,而其他的非洲各地、巴西、澳洲、印度等的钻石矿床则全都是属于沿岩漂移物矿床。因此,在角砾云橄岩管被发现以前,最有力的钻石成因说是有机物所形成的碳质物质在遭遇到放电作用而变成钻石的。
1725年左右,在巴西的金产地发现了钻石,因而结束了印度的钻石独占状况。在世界最大钻石库利南钻石在南非被发现的同年,在巴西发现了世界最大的黑金刚石。黑金刚石是由黑而细碎的钻石凝聚而成的,虽然不能够当成宝石用,但是在工业上却是非常重要的。
钻石的真矿床角砾层橄岩管的发现在1867年,以小孩们在南非的奥兰治河河畔发现钻石为开端而引发了在这附近的挖钻石潮。由于猜测这大概是沿岸漂移物矿床,所以在奥兰治河河底找个不停,但是在该处却没有得到太多的收获。1870年,人们不是在河底而是在附近高地的干燥地带的土中发现到相当数量的钻石,由于这与当时为止所知的钻石矿床不同,就将其称之为干燥地矿床。虽然起初只在表层寻找,但是当尝试挖掘其下的**岸石层时,却在其中发现到为数更多的钻石。该**岸石层有厚度约为20米,在其下则是青绿色的橄榄岩质的岩石,在这些橄榄岩质的岩石,在这些橄榄岩质的岩石中搜寻之后,又发现到更多的钻石。这种青绿色的岸石是从地球内部深处而来的,遵循在1890年左右最初被发现到的金伯利矿山之名,就将它称为角砾云橄岩管。
已知角砾云橄岩是导管状的矿脉深入地中,到目前为止所挖掘到的最大的角砾云橄岩管呈长径为1000米、短径为500米的椭圆形断面,深度达到1000米。在诸如此类的偶然发现重复数次之后,就知道了钻石的真矿床是角砾云橄岩管。在南非,由于最初找到钻石的奥兰治河是位于真钻石矿床的角砾层橄岩管附近,所以这两者之间的关系就很容易理解了。
在俄罗斯境内出产钻石是从沙俄时代开始就已为人所知的,1829年时是在乌拉尔,1879年时则是在西伯利亚发现钻石。在第二次世界大战之后,前苏联的钻石成为战略性的重要物资,为苏联赚取了大量外汇。于是就以到当时为止的钻石发现地为基地而进行大规模的地质调查,然后终于发现了位于西伯利亚北部雅库特的米尔尼矿山。此处的岩管矿床的钻石埋藏量极为丰富,前苏联在此处建立了名为米尔尼的都市,然后开始大规模的钻石生产。
在反复进行研究之后,以人工将石墨合成为钻石的实验成功了由于钻石是碳的结晶,若是将它在空气中燃烧的话就会产生二氧化碳。于1772年最早对此事进行实验性证明的是法国著名的化学家拉瓦锡。因为石墨和钻石同为碳的结晶体,所以拉瓦锡开始研究:假如想要将石墨变成钻石的话究竟需要有多大的温度和压力。结果得知,在常温时是15万大气压,1000时是3万大气压,2000时是6万大气压以上时,钻石就会很稳定。反过来说,在常温、1大气压时中石墨稳定而钻石不稳定。而在常温之下应该是处于不稳定状态的钻石之所以一直都保持钻石的状态,就是因为它改变为石墨的速度实在是太缓慢,难以用眼睛观察到,假如温度变得相当高的话,钻石就会以相当快的速度变换成石墨。
经过这类基础性的研究,美国通用电气公司的技术人员于1954年在以人工将石墨变成钻石的实验上获得成功。他们是使用获得1946年诺贝尔物理学奖的布里奇曼所制造的高压装置实现数万大气压的压力,将置于此压力之下的石墨以电力加热到2000以上的高温,而实现了对钻石来说是更为稳定的温度、压力环境,就这样成功地完成了钻石的人工合成。在这个消息传到世界各地时,与钻石有关系的企业的股价随之暴跌,但是这种状况只维持了半天,没多久以后就涨回原来的股价了。这是因为得知人工合成出来的钻石是**的粉末,完全没有宝石价值所致,不过若是当成工业用钻石为使用却是绰绰有余。
已知在钻石的人工合成上,镍、钴、铬、钽等金属或硫化铁是很有用的触媒,假如使用这些触媒的话,就能降低让钻石保持稳定存在的压力和温度。之所以会想到利用这些触媒的原因,是因为在美亚利桑纳州的陨石坑洞孔中发现的陨铁中的钻石是伴随着硫化铁所致。
在有触媒存在之处,钻石约在5万大气压以及大约1500的温度下就会处于稳定状态,这大约是地下200以里的压力和温度。含有钻石的角砾云橄岩是橄榄岩质的岩石,被认为是形成地球内部的这个深度以及月球内部的岩故石,因此就认为钻石应该是在地球内部约为200公里的深度处制造出来的。由于激烈的地质活动,就让含有钻石的角砾云橄岩从这个深度带到地表上来了。
一般认为此时的角砾云橄岩的上升速度应该非常之大,这是因为假如上升速度太小的话,在上升途中的中温度、中压力之下的钻石就会变得不稳定而转变成石墨。在以高速度通过此危险范围而抵达低温、低压的地表,虽然此处对钻石来说也是属于不稳定的场所,但因为温度低,所以钻石变换成石墨的速度也很慢,于是钻石就能够一直保持着自己的光辉了。
最坚硬而折射率也特别大的钻石的价值是以4个c来衡量的钻石的特征之一是在于其硬度,而在测定硬度时有一个被称为莫氏硬度的指标。这是将最柔软的矿物滑石的硬度定成1,而最坚硬的钻石定为10,然后将其间划分成10个硬度梯度。硬度8的是黄玉、硬度9的是钢玉。不过,这是硬度的相对性尺度,并不是绝对性的,实际上在硬度为10的钻石与硬度为9钢玉之间的硬度差是钢玉与硬度为1的滑石之间的硬度差的数十倍。钻石就是这么坚硬。虽然它是这么硬,但它却具有容易朝向某个方向裂开的性质,这被称为解理性,在前面已经提过了。
钻石的另一个特征在于某折射率很大,所以会显示出独特的灿烂光辉。相对于普通的玻璃折射率是15,水晶和蓝宝石的折射率分别是155和176,钻石的折射率却有242。而若是对它进行灿烂的特殊切割的话,进入钻石内的光就会在分界面作全反射而没有办法逃到外面来。因此,钻石就会像在其内部有光源般的发出强烈的光辉,这也是钻石的魅力之一。
除了某种特别的形式之外,钻石和其他多数的非金属一样都是电的绝缘体,会让电难以通过。一般来说,很能导电的物体也很能够传热。但钻石的导热性能却很好。因为如此,钻石就像金属一样令人感觉冰冷。此外,钻石的热膨胀系数也小。热传导性佳、热膨胀系数也小。热传导性佳、热膨胀系数也小的这一点,在将钻石当成工业材料使用的场合上是有利的性质,这是因为不会因加热膨胀而产生破裂所致。
钻石的价值以4个c来定价,分别是克拉(carat)、切割(cut)、纯度(clarity)和颜色(color)。克拉原本是地中海海岸的一种豆科植物种子的重量单位,但现在则被使用在表示钻石的重量上。1克拉是1/142盎斯,也就是02克。
钻石在高科技领域不断得到应用
钻石因硬度高而被用在各种工具上,被使用在切割下玻璃上的始于15世纪左右,而被和在雕刻细密的线用的针上是在19世纪的末期。不光只是用在激光唱片的针头上,在切割唱片原版的沟纹时也会使用到钻石。一种被称作绕光栅的精密光学仪器,有时甚至要在金属的镜面或是玻璃上每1厘米划上数万条的平行线,为了要正确描划出这种线条,坚硬且锐利的钻石针头是绝对必要的。还有称为断量测量仪的装置,它是捕捉钻石针的细微动作来探寻器械表面的凹凸的仪器,或是将钻石针头压入材料的表面来测量,在加上某种固定的力量时,从针进入的深度来调查该材料的硬度的仪器等等。
被使用在电灯泡的灯丝上的钨是坚硬的金属,在制造这种坚硬金属灯丝时就使用钻石的拉丝模。拉丝模上有个小孔,穿过这个孔然后拉来拉去就能制造出一定粗细的金属灯丝了。到了高科技时代,钻石的新用途也增加了,例如尖锐的钻石刀尖在眼角膜或是神经系统的手术上被用来当做外科手术用的手术刀。利用钻石的热膨胀数数小的这一点,在观测高温、高压的金星大气的装置里也会使用到钻石。钻石不会吸收红外线或x射线,发射激光的窗口,或是数百万大气压的高压下以x射线观察物质的结晶构造时的窗口也是使用钻石制作的。
现在世界上的天然钻石的生产及贩卖,事实上是由德比尔斯联合矿业有限公司及其连锁公司所控制,这个公司除了在以南非为主的几个矿山进行采掘之外,也和澳洲以外的场所出产的钻石的大部分签订了购买契约,钻石的市场购买也是由该公司所控制着。
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。
“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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