Где используют алмазы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Знали ли вы, что многие камни, даже самые ценные и драгоценные, часто применяются не только в ювелирной промышленности, но и в других областях? Например, алмаз, помимо вставки в украшения, может использоваться совсем в разных сферах. Такое применение тесно связано с одной из характеристик минерала — высокая твёрдость. В этом плане конкурентов у алмаза нет, он считается самым твёрдым самоцветом на планете Земля. Где же ещё можно встретить не только самый ценный камень, но и самый востребованный в промышленности?

Применение алмаза, основанное на его твердости

Благодаря высокой твёрдости алмаза, которая оценивается в 10 баллов по шкале Мооса, его можно использовать практически в любых областях.

Медицина

В медицине алмаз применяется для изготовления инструментов для внутриполостных исследований. Когда самоцвет проходит обработку, от него осыпается пыль, которая так и называется — алмазная. Её наносят на скальпели, которые используются в таком точном направлении как нейрохирургия. Алмазное напыление позволяет как можно точнее провести разрезы, и при этом инструмент сохраняет свою остроту.

Также минерал используется при изготовлении специального белья. За счёт воздействия мельчайшей крошки, он способствует насыщению клеток и сосудов кислородом, улучшает кровообращение, участвует в очищении крови и в общем положительно влияет на процесс кроветворения.

Также камень нашёл широкое применение в стоматологии.

Строительство

С помощью таких инструментов проводятся такие работы:

резка бетона, который отличается сверхпрочностью;
бурение железобетона;
обработка гранита и других природных камней, к характеристикам которых также относится высокая прочность;
резка стекла;
сверление кирпича.

Ядерная энергетика

Известно, что когда ион поступает в алмаз, то происходит вспышка света. Именно благодаря этому свойству, минерал используют в виде измерителя ядерного излучения. Кроме того, в ядерной энергетике минерал часто используют для изготовления различных высокоточных приборов.

Алмазные детали часто можно встретить в часах, микроэлектронике и даже компьютерах.

Химическая и физическая промышленность

Ещё одно преимущество камня — невосприимчивость к кислотам и другим веществам. В данном случае использование самоцвета позволяет провести сверхточные исследования и опыты. Сверхпрочный минерал выдерживает любые воздействия агрессивных разрушающих веществ.

Также это позволяет использовать алмаз в таких отраслях:

квантовая физика;
лазерные технологии;
исследования космоса.

Ювелирное дело

Конечно же, самое главное и самое важное применение алмаза — ювелирная промышленность. Самые качественные агрегаты самоцвета проходят тщательную проверку по многим показателям, и только при наивысшей оценке попадают на стол специалистов для обработки, шлифовки и огранки. При оценке алмаза как ювелирного камня учитываются такие показатели как чистота, блеск, оттенок, наличие включений, размер.

Огранка — самый важный этап обработки самоцвета. Именно благодаря особой форме и определённому количеству граней раскрывается вся красота камня и его особый блеск и чистота. При малейшей ошибке мастера можно лишиться всего минерала и тогда он уже будет не пригоден для дальнейших работ.

С алмазом создают самые разные украшения:

серьги;
кольца;
перстни;
бусы;
запонки;
браслеты и прочее.

На удивление, это не все отрасли, где используется алмаз. Он также встречается в оптике, телекоммуникациях, при добыче полезных ископаемых и прочее. Применение камня, основанное на его твёрдости, настолько широкое, что его можно встретить практически в любой отрасли. Это позволяет назвать алмаз не только ценным ювелирным самоцветом, но и особо ценным во всех сферах промышленности.

Алмазы ценятся не только в ювелирной промышленности – они обладают более широкой сферой применения. Удивительные свойства минерала позволили людям использовать его в технической промышленности и даже в медицине.

Особенности

Неповторимые свойства сделали алмаз востребованным человеком. Из него делают превосходные украшения, поскольку такого сияния, которым обладает камень, нет ни у одного минерала. Однако есть и другие цели, где востребованы физические и химические качества камня.

Это самый твердый минерал с показателем 10 по шкале Мооса. Его твердость зависит от направления молекул. Острые кромки не обламываются и выдерживают даже сильное механическое воздействие.

Алмаз оптически изотропен, однако иногда возникает аномальная двойная рефракция. Некоторые виды минеральных включений типичны для этого камня. Он хорошо смачивается маслами и характеризуется высоким показателем преломления (2,42), но имеет относительно низкую плотность (3,52).

Алмаз характеризуется высокой теплопроводностью. Он прозрачен в рентгеновских лучах и демонстрирует небольшое голубое зарево. У описываемого минерала высокая дисперсия (0,044).

Не все знают, что минерал может различаться по цвету, от этого зависит стоимость продукта. Камень может быть совершенно бесцветным, прозрачным или желтым, даже светло-коричневым.

Чем он темнее, тем меньше его стоимость.

Бесцветные бриллианты пользуются большим спросом, потому что они изумительно сверкают в украшениях. Эти экземпляры используют в ювелирном искусстве, остальные – в промышленности и других сферах. Полностью бесцветные алмазы редки, поэтому их продают по более высокой цене.

Применение в технической промышленности

В последние несколько десятков лет человек все больше совершенствует технологии, тем самым упрощая себе жизнь. Когда-то алмаз использовался только при изготовлении украшений, потом его приспособили в качестве средства для заточки ножей, для правки шлифовальных кругов. Сегодня сфера использования значительно расширилась, теперь минерал необходим:

для заточки коньков;
в электронике;
при создании телекоммуникаций;
в медицине;
химической промышленности;
в качестве защитного механизма.

Оптические линзы можно защитить алмазом от разрушения их плавиковой кислотой, отсюда и новые свершения в области космонавтики и квантовой физике. Лазерные технологии также не обходятся без алмазов.

Все инструменты, которые имеют в своей конструкции алмазную крошку, могут использоваться для резки и обработки твердых материалов. В основном это две сферы: резка и бурение.

Как показывает практика, такое оборудование обладает повышенной устойчивостью к износу и позволяет увеличить эксплуатационный срок службы изделий. Алмазная крошка применяется как особое напыление на сверлах, машинах для шлифовки, фрезерах и других приспособлениях.

Благодаря крошке удалось увеличить точность резки без рваных краев.

Если используется алмазное сверло, то вероятность того, что отверстие будет неровным со сколами или трещинами, сводится к минимуму. Это немаловажно при прокладке водоснабжения, кабельных линий электропередач, водоснабжения.

Использование алмаза в ювелирном деле

Алмазы – самый драгоценный камень в мире, формирование которого происходит на протяжении миллиардов лет под поверхностью земли. Огромное давление и жара земной мантии превращают углерод в изумительный камень, самый желанный для многих. При создании ювелирных украшений принимаются во внимание такие качества алмазов, как:

цвет;
ясность;
количество карат;
флуоресценция;
огранка.

Некоторые люди даже предпочитают бриллианты с желтоватым оттенком, потому что они дают разноцветные искры при попадании света, в то время как, действительно, полностью прозрачные минералы могут показаться ледяными, синими.

Ясность оценивается по следующей шкале:

VVS1-VVS2 – небольшое количество включений;
VS1-VS2 – чуть больше включений;
S1-S2 – немного больше включений.

Все это не видно невооруженным глазом. По-настоящему безупречные бриллианты, которые имеют отметку F, очень редкие и дорогие, и обычно не встречаются в простых ювелирных магазинах.

Хорошо ограненный алмаз может даже показаться больше, чем его реальный вес из-за блеска, в то время как плохо ограненный минерал зрительно выглядит меньше.

Количество карат зависит от его веса. Один карат равен 0,2 грамма. По мере увеличения веса цена также будет расти в геометрической прогрессии. Чем больше карат у алмаза, тем больше вероятность того, что минерал будет иметь недостатки, к примеру, непрозрачный цвет.

Флуоресценция является важной характеристикой алмазов, правда, она не так широко обсуждается, как другие характеристики. Под флуоресценцией понимают голубой свет, который исходит от камней под воздействием черного ультрафиолетового света. Некоторые алмазы излучают сильное голубое свечение, другие – умеренное, но есть и такие, у которых оно отсутствует вовсе.

Для бесцветного камня типа D или E на цветовой шкале флуоресценция не дает дополнительного преимущества.

Однако для камней с легким желтоватым оттенком типа I или J средняя или сильная флуоресценция помогает замаскировать желтый оттенок, делая его более светлым.

Как он используется в медицине?

Благодаря всем своим положительным качествам описываемый минерал стал широко использоваться и в медицине. Пока алмаз чаще всего используют при изготовлении специального оборудования.

Особой остротой обладает скальпель с алмазной заточкой. Благодаря этому свойству разрезы получаются ровными, точными, что просто незаменимо во время выполнения сложных операций. Применяют минерал и при производстве зажимов и ножниц, а также оборудования для стоматологии.

Пока еще на стадии разработки находится лазер, который планируется использовать в медицине. Алмаз в его конструкции играет роль проводника. Ученые надеются, что со временем такое оборудование позволит снизить негативное воздействие на ткани человеческого организма и уменьшит зону воздействия на здоровые клетки. Это очень важно при работе с раковыми образованиями, когда обычная операция скальпелем не позволяет точно определить зону удаления тканей, поэтому хирургу приходится затрагивать и здоровые.

Об областях применения алмазов смотрите в следующем видео.

Среди натуральных камней алмаз занимает наивысшее место. Его применяют на протяжении сотен лет в разных отраслях. И все из-за того, что он обладает уникальными свойствами, которых нет в других камнях.

Полезные свойства самоцвета

Алмаз – это самое твердое вещество в мире. Он представляет собой модификацию химического элемента под названием углерод. При высоких показателях температуры алмаз изменяется на графит, но если нет доступа кислорода. В обычной среде камень начинает плавиться уже при температуре 800°С. Без поступления кислорода этот процесс происходит при 2000°С.

Список характеристик:

плотность – от 3,4 до 3,5 г/см³;
теплопроводность – 2300 Вт (мК);
коэффициент трения – в пределах 0,1;
минимальный показатель сжатия;
большой модуль упругости.

Также следует отметить, что последний показатель может увеличиваться в 5 раз. Это происходит в том случае, если на поверхности самоцвета будет отсутствовать пленка из адсорбированного газа.

При поступлении кислорода и высокой температуре воздуха алмаз переходит в углекислый газ.

Применение алмаза в ювелирном деле

Для изготовления драгоценных изделий используют не все виды алмазов. Камень должен иметь как можно меньше микротрещин и не быть мутным. Также обращают внимание на присутствие оттенков. Качественный материал тот, у которого не наблюдается серый цвет.

Для придания камню невероятного блеска его изначально обрабатывают. Шлифуют поверхность с помощью такого же алмаза. Только подобным образом получают желаемый результат. Данная техника обработки материала была открыта в Индии одним ювелиром. С того времени ее используют во всем мире.

Что касается распилки, то ранее делали это с помощью стальной проволоки. Результат был хорошим, но для того чтобы разделить камень на части, требовалось много времени. Поэтому со временем распилку начали проводить бронзовой фрезой. В ее состав входит эмульсия и алмазная пыль.

Использование в производстве

В производстве используют алмазы не все. Качественный материал имеет высокую цену, поэтому применять в больших масштабах нерационально. В производстве чаще всего используют искусственные алмазы.

Несмотря на преимущества, алмаз – довольно хрупкий камень.

Их добывают несколькими способами:

Из пара. Для это используют метод химического осаждения.
С помощью высокого давления и максимальных температур.
Подрывается вещество, в составе которого большое количество углерода.

Те камни, которые не прошли огранку, относят к техническим алмазам. Они также используются для изготовления инструментов.

Из алмазов делают:

сверла;
шлифовальные инструменты;
ножницы;
фрезы;
стеклорезы.

Благодаря таким деталям, происходит качественная обточка металла. Также крошкой покрывают буры для сверления нефтяных скважин.

Применение самоцветов в промышленности

Широкое применение алмазы получили благодаря невероятной прочности. Детали, которые покрыты крошкой, имеют длительный период эксплуатации. К преимуществам относят также небольшой шум во время работы, высокую скорость выполнения заданий и невероятную точность распила. После себя камень не оставляет трещин, сколов и других деформаций на поверхности.

Для изготовления инструментов и комплектующих к ним

В нынешнее время используют алмазные инструменты для сверления бетона. При обработке такой поверхности не появляется пыль, и отсутствует вибрация.

Зачастую сверла с алмазной крошкой применяют для:

создания отверстий водоснабжения;
установки кондиционеров;
взятия проб из скальных пород.

Также данный драгоценный материал нашел применение в космической сфере. Алмазом покрывают различные приборы, чтобы они приобрели высокую прочность и прослужили как можно дольше.

Телекоммуникации

Данный вид кристалла помогает проводить через один кабель несколько линий связи разной частоты. Он не поддается резким перепадам температуры и не реагирует на скачки напряжения. Камень также используют в фотоэлементах и деталях для оптических приборов.

Для того чтобы получить желаемый результат, достаточно использовать частицу камня, которая будет незаметна даже человеческому глазу.

Медицина

В данной области алмаз является незаменимой вещью. Хирургические скальпели обрабатываются подобным камнем. Благодаря ему, острые лезвия дают тонкие разрезы, что важно в медицине.

Последняя разработка ученых – медицинский лазер. Основная составляющая его – именно алмаз, который выступает в виде проводника.

Ядерная промышленность

В этой сфере алмаз используется для создания ядерных излучений. При заряжении частицы в камне образуется вспышка, от которой появляется импульс тока. Подобную реакцию не вызывает какой-либо другой самоцвет.

Химическая и физическая сфера

Так как алмаз, по сравнению с другими камнями и материалами, не поддается воздействию различных кислот, его используют как защитный элемент. Все детали, которые созданы на основе алмаза, не дают погрешностей и работают надлежащим образом многие годы.

Алмазы нередко применяют в электронике.

Алмаз применяется во многих отраслях, и все это благодаря высоким показателям самоцвета. При верном использовании даже малая частичка даст желаемый результат. Главное – соблюдать определенные правила обработки самоцвета и его применения в разных промышленных сферах.

С определенной стороны алмаз – это очень загадочный камень. Если мы говорим о бриллиантах, то сразу же вспоминается большое красивое кольцо с дорогим сверкающим на солнце камнем. Но немногие знают, что область применения алмазов очень широка и разнообразна. И все это благодаря тому, что кристаллы обладают огромнейшей твердостью. По шкале Мооса твердость бриллианта равна 10 – выше уже некуда. Для сравнения твердость обычного бетона составляет всего лишь 4…5 единиц. Для обычного человека удивительно, что технические алмазы имеют больший рынок сбыта, чем рынок бриллиантов ювелирного качества, однако мы сегодня с легкостью подтвердим эти слова.

Алмазный инструмент

Твердость кристаллов делает их просто идеальными для использования в режущих, полировочных и шлифовальных инструментах. Так алмаз применяется для обработки:

искусственных и натуральных камней различной твердости. Алмазные диски для резки и полировки, фигурные ролики и пр.
стекла – резка выполняется специальными алмазными резцами, которые доступны даже в быту.
бетона. Отверстие от такого наконечника для бура получается очень аккуратный, а инструмент изнашивается медленно
металлов (шлифование и другие виды обработки)

Также алмазный инструмент используется для нанесение рисунков на различные твердые поверхности.

Использование алмазов человеком в воздухе и космосе

Алмазы применяются даже для сверхзвуковых самолетов, космических кораблей и даже в боеголовках ракет. Как? Объяснение – в высокой теплопроводности материала, которая дает возможность максимально быстро отвести тепло от кока (передней части) самолета и от передней части крыльев. Но ведь там, наверху – холодно, не так ли? Все верно, холодно, даже минус, однако сверхзвуковые самолеты живут по своим законам и они вместо охлаждения активно нагреваются. А “остудить их пыл” как помогают покрытия, содержащие алмазную крошку.

Синтетический алмаз используется при создании высокоточной оптики телескопов в ведущих мировых обсерваториях.

Также алмазы используются для космических кораблей. Хорошим примером является станция Pioneer, запущенная в 1978 году с целью изучения Венеры. Только представьте: аппарат с алмазной поверхностью. Правда, алмаз синтетический и не для для украшения, а исключительно для отведения экстремальных температур, которые возникают в космосе. Кстати, именно благодаря такому инженерному решению корабль выдержал все испытания и успешно выполнил свою миссию.

Алмазы стойко переносят радиацию, поэтому их используют в приборах космического назначения (датчиках температуры, измерителях радиации, фотоаппаратах и т.д.)

Искусственный алмаз востребован даже в сфере телекоммуникаций. Кристаллы даже самого малого размера позволяют пропускание нескольких разночастотных сигналов через один кабель. При этом провод очень устойчив к перепадам температур и скачкам напряжения.

А что насчет графита?

Твердый, переливающийся на свету алмаз и непрозрачный крошащийся графит можно смело назвать родными братьями. Как же так получается? А это потому, что в составе и одного, и другого минерала лежит углерод. Так, почему же, имея общее происхождение, эти братья настолько различаются? Один – сверхтвердый материал, а второй – крошится от любого прикосновения.

Дело в том, что для материала важен не только состав, а и форма кристаллической решетки:

Связь между атомами алмаза невероятно прочная, что обусловлено их расположением относительно друг друга. Ячейки вещества – кубической формы, а частицы расположены в углах этих ячеек, на гранях и внутри. Такой тип называется тетраэдрическим. Подобная геометрия атомов обеспечивает их максимально плотное расположение, благодаря которому материал становится чрезмерно твердым и плохо поддается деформации.
У графита же иная структура. На атомном уровне он состоит из пластов, которые, в свою очередь, собираются из “атомных” шестиугольников, подобно сотам в улье. Связь между атомами внутри этих шестиугольников – очень крепкая, но в разных слоях (чешуйках) притяжение практически отсутствует, поэтому они как бы независимы друг от друга. След от карандаша (наиболее популярное применение графита) – это ни что иное, как легко отделяемые слои графита. Из-за особенностей своего строения графит имеет темную окраску и легко поглощает свет.

Кстати, алмаз метастабилен, то есть в обычных условиях он может неограниченно долго существовать в неизменном виде, если извне на него ничего не будет воздействовать.

А если поместить алмаз в специфические условия, к примеру, в вакуумную камеру, и подогреть, то при температуре 3600°С он превратится в графит.

Кстати, можно сделать искусственный алмаз из обычного грифеля карандаша. Нужно всего лишь температура 1800°С и давление в 120 тысяч атмосфер.

Где применяют графит?

грифели карандашей;
смазочные материалы (да-да, так называемая твердая смазка);
в технике приборостроения – для изготовления оптических поглотителей света.;
в ядерных установках как щит для замедления нейтронов;
как сырье для получения синтетических алмазов;
изготовление электродов нагревательных элементов.

Чем обрабатывают алмазы

Изготавливая бриллианты, алмазы режут теми же самыми алмазами. Другого варианта нет. Кстати, распиливать камни научились только в XVII веке. Первые пилы имели форму железной проволоки, поверхность которой была обработана алмазным порошком для повышения ее твердости. Ранее обработка крупных алмазов длилось невероятно долго.

Сегодня в промышленности, конечно, никто не делает ничего вручную. Нынче обработкой твердых поверхностей занимаются специальные станки. На инструмент устанавливают быстро вращающиеся бронзовые режущие диски толщиной 0,05−0,07 мм. В процессе резки на диск подается специальный алмазный порошок-суспензия (паста), которая активно помогает дискам резать материал. Также широко используются электроэрозионные, ультразвуковые, лазерные и другие современные технологии.

Однако любой недостаток человек легко превращает в достоинство. Благодаря этому свойству алмазов их начали обрабатывать с помощью раскаленных резцов, чтобы придавать камням соответствующую форму.

Если потереть один алмаз о другой, их грани начинают шлифоваться, и оба камня начинают блестеть. Эту особенность заметили еще в древней Индии.

Именно по этой причине доводка камня (окончательная полировка) производится именно при помощи чисто алмазных инструментов.

Алмазы в ювелирном деле

А вы знаете чем бриллианты отличаются от алмазов? Мы вам раскроем тайну: алмаз – это необработанный камень, а бриллиант – это уже окончательно ограненный кристалл, который используют в украшениях.

Несмотря на большое количество технологий и активное развитие прогресса, обработка алмазов для ювелирных изделий – до сих пор чрезвычайно трудоемкая задача.

Другие сферы использования алмазов

Как вы уже поняли, про алмазы можно говорит очень много. Вот, например, вы задумывались, зачем бриллианты в часах? Имеются в виду не те камни, которые гордо украшают циферблат и корпус снаружи, а те кристаллы, которые являются частью механизма.

Для каких целей в часовой механизм ставят алмазы

Любой образованный часовщик легко ответит, что камни в часах нужны для того, чтобы снизить коэффициент трения между деталями, что увеличивает износостойкость всего механизма. Еще в начале XVIII века стало понятно, что, снижая коэффициент трения между деталями часов, можно значительно повысить их долговечность. И если в качестве такого камня взять алмаз, часы от этого только выиграют.

Из алмазов делают компьютеры

Разобраться в специфике работы этих перспективных суперкомпьютеров очень сложно. При объяснении ученые, как всегда, начинают переходят к высшим материям, на которых обычный человеческий мозг уже не работает. Но суть сказанного понятна: сегодня и российские, и заграничные ученые планируют сверхмощные суперскоростные (еще и миниатюрные) компьютеры, которые будут работать именно на алмазах.

Помощь хирургам и больным

В медицине алмаз используется для изготовления инструментов для внутриполостных операций. Высокоточные скальпели хирургов покрывают тончайшей алмазной пылью, что позволяет максимально точно проводить разрезы, а сами инструменты долгое время не тупятся. Особенно эти инструменты необходим в особо точных нейрохирургических операциях.

Другими словами, изготовление синтетических алмазов сегодня востребовано, как никогда. Ведь все, что мы перечислили в статье – это далеко не полный перечень применения алмазов. Благодаря своим выдающимся свойствам алмазы становятся просто незаменимыми во многих отраслях.

Читайте также: