Как да расте в най-големите диаманти в света, направени в България, списание Popular Mechanics
Роман Kolyadin, производство режисьор, ми показва малък магазин в един от най-технологични парка в близост до Sestroretsk. Магазинът е пусто, само дузина хидравлични преси стоят покрай стените. Това е "депозит" - вътре пресите при високи температури и налягания, за микрона микрона растат абсолютно безупречни диаманти. На контролери контролни панели на всеки отчетен отразява текущите настройки, но римските исканията За да направите снимка, така че тези данни не са били включени в рамката: "Основните принципи на синтеза диамант са добре познати и използвани в индустрията за повече от половин век. Но подробности за условията на синтез -. Един от ноу-хау на компанията ни " Аз се обърне внимание на климатици прецизни, подкрепа на микроклимата в магазин за действия във връзка с една десета от градуса. Със сигурност в това има нужда от по-точно? "Не забравяйте, че ние веднага затвори вратата, за да се избегне проекта? - Роман обяснява. - леки отклонения в температурните условия могат сериозно да повлияят на качеството на диаманта, а не към по-добро. И ние винаги се стремим да получите най-доброто представяне. "
Процесът на отглеждане диамантени единични кристали при висока температура (около 1500 ° С, до желаната градиент) и високо налягане (50-70000. Atm.). Хидравлични преси компресира специален контейнер, вътре в който е разтопен метал (желязо, никел, кобалт, и т.н.) и графит. На основата се намира един или повече праймери - малки диамантени кристали. Чрез камерата електрически ток потоци, затопляне на стопилката до желаната температура. При тези условия, метален катализатор и разтворител е въглероден схемата процес на кристализация под формата на диамант. Процесът на култивиране на единични големи или няколко по-малки кристали трае 12-13 дни.
Събрани от природата
История на синтетични диаманти от края на XVIII век, когато учените най-накрая осъзнаха, че този камък в състава му е въглерод. В края на XIX век е имало опити да се обръщат евтини варианти въглерод (въглен и графит) в солидна и блестящ диамант. Твърдения относно успешното синтеза направени много известни учени, като например френския химик Анри Muassan и британски физик Уилям Kruks. По-късно, обаче, бе установено, че нито един от тях наистина не се постигне успех, а първите синтетични диаманти са били произведени само през 1954 г. в лабораториите на General Electric.
Евтини процес диамант отлагане на йонизиран газ среда въглеводород върху субстрат загрява до 600-700 ° С За отглеждане на монокристали чрез CVD изисква диамант единичен кристал субстрат отглеждат използване HPHT. Когато се отлага върху силиций или поликристален диамант получава поликристален плоча с ограничено приложение в електрониката и оптика. Скоростта на растеж - от 0.1 до 100 м / час. дебелина 2-3 мм Plate, обикновено е ограничен, обаче диаманти отрязани от тях може да се използва като бижута, но техния размер по принцип не надвишава 1 каратово.
Процесът, който се използва за синтезиране на GE, бе "podsmotren" в природата. Смята се, че диамантите земните, се образуват в мантията, на дълбочина от стотици километри под повърхността на земята при висока температура (около 1300 ° С) и високо налягане (около 50? 000 атм.) И след това извършва до скалите на повърхността магмени като кимбърлит и lamproites. GE Разработчиците гофрирани от преса кутия, в която е графит, и желязо-никел-кобалтов стопилка, в качеството на разтворител и катализатор. Този процес се нарича HPHT (високо налягане висока температура - високо налягане, висока температура). Именно този метод по-късно се превръща в реклама за евтини промишлени диаманти и диамантени прахове (в момента произвежда милиарди карата годишно), а през 1970 г. с помощта на научили да правят бижута и камъни до 1-каратово, въпреки че много от средното качество.
Двете основни технологии за индустриално производство на синтетични диаманти - това HPHT и ССЗ. Има редица екзотични техники, като например синтез на нанокристали на диамант или графит с експлозия на експериментален метод за получаване на диамантени микрона графитни частици от суспензия в органични разтворители, под действието на ултразвукови кавитация.
Решението на проблема
Доскоро метода на HPHT останаха силно подценени. "Когато бяхме преди няколко години, за закупуване на оборудване, ние имаме всичко в един глас да казва, че промишлени преси са подходящи освен за синтеза на диамантени прахове", - казва Николай Hihinashvili. Всички ресурси, предназначени за развитието на ССЗ, HPHT и се счита за технология ниша, нито един от експертите не вярваше, че може да се използва, за да растат достатъчно големи кристали. Въпреки това, според Никола, експертите на компанията успя да разработи своя собствена технология синтез, който буквално направи индустрията бомба. Преди няколко години, и това е написано в отчета за един от най-гемоложки лаборатории: "Теглото на диаманти е 2,30 карата! Такава стойност на диаманта доскоро беше гарант на естествената си произход. "
дълга и не много впечатляващо за непосветените. И отглежда и естествени диаманти, се третират по абсолютно същия начин.
Най-добър приятел на момичетата
"Ние, разбира се, не са единствените, които растат диаманти по-голям от 5-6 карата, - обяснява Николай. - Но всички останали са предмет на принципа на "две от три": голям, високо качество, търговски предимства. Ние сме първите, които се научили да получите големи кристали с високо качество диамант на разумна цена. На 32 преси можем да растат около 3000 карата на месец, и че камъните с много високо качество - цветни диаманти D, E, F и чистота на девствена АКО на индекса, главно тип II. 80% от нашите продукти - това скъпоценни диаманти с тегло от 0,5 до 1,5 карата, въпреки че може да расте по поръчка диамант с всякакъв размер. " Като доказателство за Никълъс ми даде кристал с размерите на 10-рубла монета: "Това е, например, 28 каратово. Ако ограничението тя ще каратов диамант 15 ".
"Колко са потребителите за пораснали диамантите? Е, - казва Николай - особено днешната младеж. За тях е важно, че тези диаманти са безконфликтни и създадени от хората, които използват високи технологии, без да пречи на природата. Е, цената е около половината от това ниво. Разбира се, сертификатът е писано, че камъните се отглеждат, но има пръстен с диамант, а не на сертификат! А физични и химични свойства на нашите диаманти са идентични с естествените. "
В зависимост от съдържанието на азот на диаманти се отнасят към един от два основни типа. Тип диаманти I съдържат азотен до 0.2%, чиито атоми са разположени в кристалната решетка групи (la) или от един (Ib). Тип I преобладава сред естествени диаманти (98%). Обикновено тези камъни рядко са безцветни. Тип Па диаманти са по същество свободни от азот (по-малко от 0.001%), сред естествени камъни само 1,8%. По-рядко (0,2%) се срещат азот без диамант легиран с бор (lib). Борни атоми в кристалната решетка точки ги карат да придават електропроводимост и диамант синкав оттенък.
От украсата за промишлеността
диаманти бижута - това е печеливша част от бизнеса НДТ, но утре принадлежи към друга посока. CTO НДТ Александър Kolyadin обича да казва: ". Ако един диамант няма нищо повече не може да се направи, да направи диамант" В действителност, най-обещаващ пазар за големи висококачествени синтетични диаманти - тази индустрия. "Никой от естествен диамант не е подходящ за използване в специална оптика или електроника, - казва Александър Kolyadin. - Те са твърде много дефекти. Една чиния изрежете от нашите диаманти имат почти идеална кристална решетка. Някои организации за научни изследвания, които предлагаме на нашите проби за изследване, трудно да се повярва в измерените параметри - така че те са идеални. И не само индивидуалните проби - спокойно можем да се гарантира, повторяеми изпълнение, което е от жизненоважно значение за индустрията. Diamonds - радиатор, е прозорецът за специална оптика за synchrotrons, и, разбира се, захранващи микроелектроника, на която сега се работи за създаването на света ".
Въпреки това, най-вероятно в следващите няколко години има огромно търсене на диаманта зрял и диамант плоча на специалните оптика, микроелектрониката и други високотехнологични промишлени приложения.
"Индустриална зона все още прави 20% от нашата продукция, но през последните три години планираме да го увеличи до 50%, особено след като търсенето се увеличава бързо. Ние сме най-вече това на плочата 4 сега? х? 4 и 5? х? 5 mm, нарязани по поръчка на 7? х? 7 и 8? х? 8? mm или дори 10? х? 10? мм, но това не е масово производство. Следващата ни цел, - казва Николай Hihinashvili - е да отидете до производството на инч диамантени пластини. Това е минимумът, който е по-голямо търсене в средствата за масова електроника и оптични индустрии. За тези плочи трябва да растат кристал на диамант с тегло сто карата. Това е нашият план за близкото бъдеще. " "За десет години?" - казвам аз. Николас с огромна изненада ме гледа: "Десетилетието? Ние ще го направим до края на годината. "