Искусственные алмазы производство кратко

Обновлено: 03.07.2024

Алмазы свидетельствуют о достатке обладателя. Раньше добыча драгоценных камней была делом нелегким, да и месторождения природных самоцветов являлись редкостью. Отсюда и высокая цена бриллиантов. Современные аналоги драгоценностей, алмазы искусственные, отличаются вполне доступной стоимостью. Внешне камни практически не отличаются от природных.

В 1880 в куске метеоритного железа русские ученые Лачинов и Ерофеев обнаружили алмаз. О находке коллег узнал французский исследователь Анри Муассан. Он выдвинул идею производства драгоценных камней при помощи электропечи. За открытие ученый получил Нобелевскую премию, а полученный им минерал назвали муассанитом.

Разновидности

В лабораторных условиях впервые алмаз синтезировали в 1950 в Швеции. В 1976 в Советском Союзе получили аналоги алмаз, фианит.

Разноцветные фианиты отличаются блеском, игрой бликов. Самыми ценными признаны бесцветные экземпляры. Обычно синтетические камни тяжелее природных. Правда, такие драгоценности склонны к помутнению, а также царапаются.
Самыми ценными синтетическими бриллиантами признаны муассаниты. От природных самоцветов гладкие и прочные камни отличает чрезмерно яркий блеск.

Технологии получения

Разработано несколько методик выращивания искусственных алмазов. Главной задачей ученые называют достижение природной прочности минералов.

По первой системе в лаборатории создаются условия, максимально схожие с естественными. Внутри пресса с высоким давлением есть отсек. В него помещают графит, который преобразуется в алмаз. К капсуле подведено электричество.

Вначале ее охлаждают, затем сжимают прессом и подают импульс. После размораживания льда, полученный алмаз извлекают из капсулы. Пористые и мутные кристаллы используются в промышленности.

Для получения алмазной пыли пользуются методом взрыва. Графит помещают на специально разогретую поверхность. Детонационная волна превращает материал в пыль.

Метод катализаторов применяется для нужд промышленности. В роли катализаторов выступают палладий, родий, платина и железо. Металлы позволяют обходиться меньшими давлением и температурой. Образование кристаллов идет пленкой катализатора и раскаленным графитом.

Сфера использования

Стоимость искусственного алмаза зависит и от сложности производства, и от внешнего вида, и от величины. Немаловажны и тенденции рынка драгоценностей. Так, цена муассанита иногда превосходит ценность природные из-за огранки и технологии. Гораздо дешевле фианит.

Немало зависит от цвета кристалла. Прозрачность камня – задача непростая. Поэтому экземпляр чистой воды намного выше ценится, чем красный либо желтый аналог.

Синтетические камни используются для производства украшения класса масс-медиа. Обычно это оправленные в серебро, платину либо золото фианиты. Ношение их допускается в любое время дня, тогда как настоящие камни надевать принято только с вечерними туалетами. Так, просто и изысканно будут смотреться серьги с оправленными в золото либо серебро небольшими кристаллами.

Переливающиеся в кольце либо браслете камни более подходят для выходов в свет, но украшенное скромным фианитом колечко из белого золота вполне уместно и для рабочего образа.

Уход, особенности

Искусственные самоцветы требуют особого ухода:

Хранят такие украшения в шкатулках из камня, чтобы предупредить утрату блеска.
С рук кольца и браслеты снимают перед работой с химическими средствами.
Синтетические бриллианты обязательно регулярно протирают мягкой тканью.

Несмотря на доступность и красоту, искусственные аналоги имеют и недостатки. Главный минус – желтая дымка любого экземпляра. Заметна она в микроскоп. Благодаря ей ювелиры отличают природные кристаллы от выращенных людьми.

Второй недостаток – меньшая, чем у натуральных самоцветов, твердость. Поэтому синтезированные экземпляры могут царапаться и со временем тускнеют.

Ювелирное искусство и мода

Алмаз – самый твердый самоцвет из всех камней, известных минералогии. Кроме того, он приобретает невероятный блеск и красоту после огранки.

Залежей природных алмазов на планете не так уж и много, а спрос среди ювелиров и промышленников на них постоянно растет. Это способствовало созданию синтетических камней, которые по внешнему виду и свойствам аналогичны настоящим.

Искусственные алмазы обладают и другими неоспоримыми преимуществами – они стоят дешевле и покрывают спрос на камни природного происхождения.

История происхождения

Комплект украшений с искусственными бриллиантами

Начало производства синтетических алмазов приходится на 1797 год. Первые экземпляры нельзя назвать успешными, так как они не обладали свойствами природного минерала. В 1926 году удалось добиться позитивного результата, однако технология требовала усовершенствования.

Лишь в 1954 году первые синтетические кристаллы были успешно выращены в Швеции. Это были камни небольших размеров промышленного назначения. К началу 70-х годов ХХ века была отработана технология изготовления крупных экземпляров ювелирного качества. В скором времени в лабораториях стали производить не только бесцветные кристаллы, но и разноцветные экземпляры.

Технологии производства

Схематичный рисунок пресса. Высокое давление, высокая температура

В настоящее время известны следующие технологии производства синтетических алмазов:

Метод НРНТ. Под воздействием высокой температуры (1500°С) и высокого давления 50-70 тыс. атмосфер) маленький алмаз природного происхождения вырастает в крупный кристалл. В процессе синтеза также участвует графит, который вступает во взаимодействие с основой. Эта технология считается самой распространенной из-за простоты и воссоздания исходных характеристик.
Метод CVD (пленочный синтез). Методика позволяет создавать сверхпрочные алмазы в виде пленки толщиной до 3-х мм. Для этого алмазная подложка и углерод помещаются в вакуум, который заполняется метаном. Под влиянием высокой температуры (3100°С), появившейся из-за СВЧ-излучения, углерод плавится и вступает во взаимодействие с основой.
Взрывной синтез. В специальной камере приводится в действие взрывчатка, содержащая углерод. В результате этого создается высокое давление и температура, под воздействием которой углерод превращается в алмаз. Последующее замораживание кристалла завершает процесс синтеза.
Ультразвуковая кавитация. Для производства алмазов используется суспензия графита, которая под влиянием ультразвуковой кавитации помещается в органический растворитель. В результате этого получаются алмазы, которые по технологии выращивания схожи с HPHT-кристаллами, но по качеству в разы хуже.

На практике наибольшей популярностью пользуются две первые методики синтеза алмазов, так как технологические затраты и простота производства сопоставимы с качеством полученных кристаллов.

Основные характеристики

Бесцветный бриллиант, вырезанный из алмаза, выращенного по CVD-технологии.

Синтетический алмаз является максимально приближенной копией камня природного происхождения не только по внешним признакам, но и по физико-химическим свойствам:

Химический состав. Как и оригинал, синтетические экземпляры — это углерод с простой формулой С.
Примеси. В чистом виде алмаз не имеет примесей. Дополнительные химические элементы могут намеренно вводиться в состав синтетических кристаллов для изменения их свойств. Например, наличие бора, железа, никеля и азота в составе влияет на цвет выращенных камней. За счет включений никеля, бора и железа можно изменить их диэлектрические свойства.
Твердость. Этот показатель у синтетических алмазов зависит от наличия дефектов в структуре и технологии выращивания. Самыми прочными считаются монокристаллы и образцы, произведенные методом HPHT. В некоторых случаях они могут быть тверже природных алмазов. Показатель прочности камней, полученных CDV-методом, составляет 30-70%от твердости монокристаллов.
Дисперсия. Выраженные оптические свойства характерны для всех искусственных алмазов вне зависимости от того, каким методом они создаются.
Структура. Для синтетических образцов характерна монокристаллическая и поликристаллическая структура. В первом случае – это один цельный камень, во втором – большое количество сросшихся мелких кристаллов. Монокристаллы востребованы в ювелирной отрасли, поликристаллы нашли свое применение в промышленности.
Теплопроводность. У синтетического монокристалла этот показатель в 7,5 раз по сравнению с медью и в 1,1 раза выше, чем у камня природного происхождения.

Цвета синтетических алмазов

Синтетический алмаз в чистом виде – это абсолютно прозрачный камень, лишенный каких-либо природных включений и дефектов. При добавлении примесей камни становятся цветными:

синие – примесь бора;
желтые – за счет добавления азота;
черные – цвет обеспечивает примесь никеля;
розовые и коричневые – за счет изменения кристаллической решетки.

Редко производят камни красного, зеленого и сиреневого цвета. Оттенок искусственных алмазов может быть как бледным, так и насыщенным.

Искусственные алмазы разного цвета

Применение

Синтетические алмазы востребованы в ювелирной отрасли и промышленности.

Ювелирная отрасль

Кольцо с желтым синтетическим бриллиантом

Доля кристаллов, полученных методом синтеза, на рынке ювелирных бриллиантов составляет 2%. Несмотря на их идентичность, а по некоторым свойствам и превосходство, с натуральными камнями, процесс изготовления до сих пор остается затратным. Это сказывается на стоимости, которая у синтетических образцов немного ниже по сравнению с натуральными камнями.

В ювелирных украшениях мастера используют как бесцветные, так и разноцветные кристаллы. Желтые, голубые, зеленые коричневые, сиреневые и красные камни обрабатывают бриллиантовой огранкой и вставляют в драгоценные металлы.

Синтетические алмазы в ювелирных украшениях используют такие известные торговые марки, как Pure Grown Diamonds, Nightingale online jewellers и Lab Diamonds Direct.

Электроника

Благодаря полупроводниковым, диэлектрическим и высоким механическим свойствам синтетические алмазы используются в качестве сырья для комплектующих высокочастотной техники, транзисторов, счетчиков, электронных плат, детекторов излучения.

Высокая теплопроводность искусственных алмазов позволяет использовать их в качества теплоотвода для транзисторов и диодов, расположенных в мощных подстанциях. Это снижает риск возникновения аварийных ситуаций, вызванных перегревом электронного оборудования, и увеличивает срок его эксплуатации.

Режущий и шлифовальный инструмент

Алмазы на пластинах шлифовального диска

Благодаря высокой твердости синтетические алмазы используют для резания и шлифовки любых материалов – от жаропрочных сталей до горных пород и алмазов природного происхождения. Алмазную крошку используют для напыления режущего и сверлильного инструмента, а также добавляют в абразивные порошки и пасты.

Алмазный инструмент предназначен для обработки металлов на низких оборотах скорости. В противном случае при сильном нагреве углерод, находящийся в составе алмаза, входит во взаимодействие со сталью и растворяется в ней. Этот процесс повышает износ инструмента.

Оптика

Алмазы, полученные HPHT- и CVD-методом, широко применяют в производстве сверхточного оптического и лазерного оборудования, которое используется в медицине, военной отрасли и авиастроении.

Стоимость

Цена синтетических кристаллов на 20-30% ниже, чем стоимость настоящих кристаллов. Ориентировочная цена камней, выращенных в лаборатории, в зависимости от огранки, цвета и размера составляет:

Дешевле стоят имитации ограненных алмазов. Например, средняя цена фианитов составляет 1,5-6 $ за 1 карат. Стоимость муассанита варьируется в пределах 70-150 $ за 1 карат.

Отличие между натуральным и искусственным алмазом

Искусственный бриллиант

Визуально найти отличия между синтетическим и настоящим алмазом практически невозможно, у обоих экземпляров идентичные физические и оптические свойства. Чтобы определить происхождение, рекомендуется обратить внимание на следующие моменты:

На все алмазы, полученные синтетическим способом, наносят клеймо – запатентованный знак лаборатории или компании, которая занимается производством камней.
У настоящих алмазов однородная структура, у синтетических – зернистая. Распознать отличие можно с помощью микроскопа при увеличении в более чем 80 раз.
Алмаз природного происхождения формируется в недрах Земли миллионы лет, в то время как синтетический кристалл можно получить за несколько часов.
Синтетический алмаз реагирует на сильный магнит, камень природного происхождения таким свойством не обладает.
У синтетического алмаза, расположенного на белом листе бумаги, по канту видна белая полоса, так называемая зона роста.
У искусственных кристаллов полностью отсутствуют дефекты и микроскопические включения, которые присущи натуральным камням.
Исследование флюоресценции позволяет отличить натуральные алмазы от синтетических. Настоящие камни под воздействием ультрафиолета отсвечивают голубым цветом, а синтетические – красным или желто-зеленым в зависимости от метода выращивания.

В мире для идентификации синтетических алмазов используют специальные приборы, разработанные компанией De Beers.

С помощью DiamondSure камни поверяют методом абсорбции, в результате чего 98% самоцветов удается идентифицировать. DiamondView используют для проверки остальных 2% камней методом флюоресценции.

Разница между синтетическим алмазом и имитацией

Те, кто плохо разбираются в терминологии и характеристиках камней, обычно не видят той огромной разницы, которая существует между искусственными кристаллами и имитацией.

Искусственный (синтетический) алмаз – это камень, выращенный в условиях лаборатории, при этом его свойства и внешний вид практически идентичны натуральным самоцветам. У обоих экземпляров одинаковая твердость и плотность. Искусственный алмаз стоит на порядок дешевле настоящего камня, однако его цена дороже имитации.

Имитация алмаза – это кристаллы, которые изготовлены из более дешевых камней или качественного стекла. Внешне они похожи на настоящий минерал, однако по свойствам значительно уступают. Часто на рынке камней за настоящий алмаз пытаются выдать муассанит, фианит, стразы или нексус.

Муассанит

Этот минерал часто выдают за бриллиант, несмотря на то, что по физическим характеристикам они абсолютно разные. В природе муассанит встречается редко, при этом не отличается высоким качеством. Чаще на прилавках магазинов можно встретить экземпляры, полученные искусственным способом.

Фианит

Кольцо с фианитом

По химическому составу фианит является диоксидом циркония, поэтому часто его называют цирконитом. Изначально камень был разработан для промышленных нужд, однако его сходство с бриллиантом и яркий отлив привлекли внимание ювелиров. Человек, плохо разбирающийся в драгоценных камнях, не сможет визуально отличить фианит от ограненного алмаза.

Стразы

Attract Кольцо Swarovski

Наиболее известными стразами, имитирующими бриллианты, являются Сваровски. С середины 19-го века компания поставляет на рынок кристаллы, изготовленные из хрусталя по уникальной формуле.

Нексус

Nexus Diamonds

Статусные камни, создаваемые компанией Nexus Diamonds, являются самой дорогой имитацией бриллиантов. Их позиционируют как реликвии, которые передаются по наследству. В некоторых случаях они стоят дороже настоящих алмазов.

Алмазы выделяются уникальной плотностью структуры, позволяющей камню выдерживать большие нагрузки и высокие температуры. Это свойство применяется при космических опытах и разработках, в производстве медицинских приборов и точных часов, ядерной промышленности. После огранки красивый минерал превращается в бриллиант, который высоко оценивается ювелирами. Современные технологии позволяют создать его в искусственных условиях, снижая цену без потери качества.

Особенности

Для активного использования в промышленном масштабе искусственные алмазы стали выпускаться с 1993 года. Их качество было настолько высоким, что ювелирам требовалось проведение специальных тестов для определения подлинности камней. Для обычного потребителя разница не была очевидна вовсе, поэтому многие компании стали применять кристаллы для создания роскошных украшений.

Основные особенности искусственно выращенных алмазов:

низкая стоимость по сравнению с натуральными камнями (цена меньше в 10–15 раз);
легкость огранки;
отсутствие скрытых дефектов, которые влияют на твердость (пузырьков воздуха, трещин);
полная имитация настоящего бриллианта после огранки.

Среди любителей красивых камней также разделились мнения о свойствах ненатурального камня. Некоторые из них считают, что только настоящий алмаз способен отгонять злых духов, охранять своего владельца от порчи и сглаза, помогает ему в коммерческих делах.

Обладатели искусственных бриллиантов утверждают, что их украшения не менее эффективно излучают позитивную энергию и приносят удачу.

Искусственно созданные камни в последние годы разрабатывают известные бренды Diamond Foundry, Helzberg s Diamond Shops и LifeGem. Этот бизнес в США считается наиболее прибыльным и перспективным, так как вред для окружающей среды минимален. К тому же многие геологические опыты доказывают, что период формирования алмазов в природе окончен. Поэтому разработка новых месторождений скоро отойдет в прошлое.

История получения

Настоящие алмазы пользуются популярностью уже несколько столетий. Дорогостоящие бриллианты украшали царские одежды и короны, передавались по наследству и входили в золотой запас казны многих стран. Даже на сегодняшний день ограненные минералы являются лучшим капиталовложением, которое только возрастает в цене каждый год.

Поэтому первые разработки и попытки создания синтетического камня начались уже в конце XIX века.

Первый искусственный алмаз был получен в 1950 году шведскими учеными в лаборатории компании ASEA. После исследования их опыт повторила американская фирма General Electric в 1956 году, усовершенствовав технологию. В течение нескольких десятилетий появлялись новые способы и разработки, которые позволили менять оттенок, форму и размеры синтетического минерала. В 1967 году был получен патент на выращивание ювелирных камней.

История их получения в Советском Союзе начинается с первого камня, который был синтезирован в Институте физики и высоких давлений в конце 50-х годов прошлого века. Но активную работу в этом направлении проводит ученый О. И. Лейпунский, выпустивший множество научных трудов и расчетов еще в 1946 году.

Его работы в области химии использовались в качестве основы для новых методов, они практически стали основой для современного промышленного производства искусственных алмазов.

Настоящий прорыв случился в начале 60-х годах прошлого века, когда молодые ученые Московской лаборатории высоких давлений создали специальный пресс. С его помощью удалось наладить масштабный выпуск сверхпрочных камней: объем достигал тысячу карат в сутки. Все произведенные технические алмазы использовались для нужд ракетостроения и машиностроения, шли на экспорт, принося миллиардные прибыли.

В последние годы в России новые технологии разрабатываются частными ювелирными домами и научными лабораториями.

Они привлекают зарубежных экспертов из ЮАР, США и Европы, стараясь удешевить методику.

Как делают синтетические алмазы?

Искусственные алмазы, выращенные в лабораториях ведущих химических компаний, трудно отличить от настоящего камня по прозрачности и яркости блеска. Но все известные методы требуют больших капиталовложений, являются трудоемкими.

Поэтому основная задача ученых – найти идеальный баланс между качеством и стоимость производства.

Методика НРНТ

НРНТ или High Pressure, High Temperature – это наиболее распространенная технология. В основу синтетического фианита ученые закладывают настоящие камни величиной в 0,5 мм. В специальной камере, по принципу работы напоминающей автоклав, создается сочетание температуры не менее 1400°С и давления в 55000 атмосфер. На натуральную базу накладываются разные химические соединения, пласты графита.

После 10 дней такого воздействия возникают прочные сигма-связи, соединения вокруг основы формируются в твердый и прозрачный камень.

Такая технология максимально воссоздает природные условия для появления минерала, поэтому качество всегда на высоте, практически исключаются дефекты.

CVD производство или пленочный синтез

Эта технология является одной из первых в выращивании искусственных минералов. Она широко используется при необходимости создания особо прочного и острого алмазного покрытия, создания высококачественных алмазов. Все компоненты и алмазная подложка закладываются в специальные камеры, которые создают вакуум. После заполнения метаном начинается воздействие СВЧ-лучей, хорошо известных по работе микроволновой печи. При высокой температуре химические соединения углерода начинают расплавляться и соединяться с основой.

CVD технология дает алмазы высокого качества, которые по свойствам не уступают настоящим. На их основе разрабатывается технология замены износостойких плат компьютеров, диэлектриков и сверхтонких скальпелей в офтальмологии.

Ученые надеются, что в недалеком будущем за 1 карат синтетических камней, полученных с помощью этой технологии, удастся снизить цену до 5–8 долларов.

Методика взрывного синтеза

Одной из последних разработок является способ взрывного синтеза. Она основана на сочетании резкого нагрева химической смеси с помощью взрыва и последующего замораживания полученного минерала. В результате получается синтетический алмаз с природными свойствами, произведенный из кристаллического углерода. Но высокая себестоимость заставляет химиков искать новые варианты синтеза каменной массы.

Сфера применения

Среди всех алмазов синтетические камни занимают только 10% рынка. Недорогие кристаллы фианита применяются для изготовления женской бижутерии. Знаменитые дома моды украшают ими вечерние наряды, сумочки и обувь, используют в эксклюзивном декоре.

Прогрессивная молодежь все чаще выбирает их за безопасность и экологичность.

Более 90% искусственных алмазов находят применение в промышленности. Основные направления:

высокоточные шлифовальные станки, инструменты для резки твердых материалов;
микроэлектроника и изготовление компьютеров;
оборонная промышленность;
робототехника;
уникальные лазеры для операций на глазах;
машиностроение;
новые станки в металлургии;
ракетостроение.

Среди последних достижений – использование синтетического алмаза для изготовления искусственного хрусталика. Операции по пересадке показали, что чистота и легкость огранки делает имплантат идеальным для пациента.

Он отличается правильным углом преломления и долговечностью.

Сравнение с натуральными камнями

Промышленность выпускает синтетический алмаз, настолько похожий на природный кристалл, что для его идентификации требуется ряд лабораторных тестов. Рассмотрим наиболее распространенные различия.

Все искусственно выращенные алмазы имеют специальное клеймо. Оно сообщает название компании или лаборатории, которая произвела изделие.

Для осмотра лучше использовать не лупу, а мощный микроскоп. В мастерских дефекты выявляют с помощью спектрографа, просвечивают под лучами ультрафиолета.

Настоящие бриллианты не реагируют на электромагнитное поле. В качестве метода проверки можно использовать это свойство: синтетический камень притягивается к сильному магниту.

Если необходимо идентифицировать бриллиант в домашних условиях, его кладут на белую плотную бумагу. При внимательном рассмотрении становятся заметны зоны роста, которые возникают при формировании слоя углерода под высоким давлением.

Природные камни создаются из мельчайших монокристаллов, поэтому имеют однородную структуру. Ненатуральные изделия при детальном рассмотрении под микроскопом словно составлены из множества микроскопических кристаллов.

Алмазные биржи всего мира используют для анализа специальные приборы Diamond Check и M-Screen.

Всего за 10-15 секунд они позволяют с точностью до 95-98% отличить синтетику от натурального камня, дают максимум информации о качестве и структуре кристалла.

Выращивание искусственных алмазов – перспективная отрасль. Активное развитие робототехники и нанотехнологий требует все больше камней для производства лазеров, сверхпрочного покрытия. После обработки синтетический бриллиант в 1 карат оценивается в 800–900 долларов по сравнению с натуральным кристаллом ценой в 4000 долларов. Это дает возможность удешевить многие процессы, операции в офтальмологии и микрохирургии, открывает новые возможности для науки.

О производстве синтетических алмазов рассказано в следующем видео.

Минералы и полезные ископаемые имеют свойство заканчиваться в недрах земли. Но у людей есть потребность в использовании различных минералов, в том числе и алмазов. Поэтому с развитием технологий начинается разработка и переход на искусственную добычу камней. Искусственные алмазы практически ничем не отличаются на сегодняшний день от натуральных минералов. По виду камни сложно отличить даже геммологам, что свидетельствует о высоком уровне сходства.

Ценные свойства алмаза

качество;
размер;
рентабельность.

Два из трех критериев выбирается в процессе, но пока предел или идеал не достигнут, ученым есть к чему стремиться.

Большинство людей видят в магазинах алмазы уже в обработанном виде в качестве бриллиантов. Камни оправляются в драгметаллы и выступают в роли дорогостоящих украшений.

По химическому составу бриллиант является углеродом с особым строением кристаллической решетки. Происхождение минералов точно не известно. Существует даже теория космического происхождения алмазов. Наверное, поэтому сложно полностью повторить или воссоздать картину образования камня в лаборатории.

Первые попытки синтезировать камень начались после исследования структуры алмаза — она очень плотная, кристаллическая решетка состоит из атомов, соединенных ковалентными сигма-связами. Разрушить эти соединения легче, чем их сформировать.

Несмотря на то что бриллиант является украшением номер один, камень используется во многих сферах, помимо ювелирного дела. Именно этот фактор и натолкнул ученых на синтез искусственных камней. А еще алмаз имеет уникальные характеристики с точки зрения химии и физики:

Самая высокая твердость (10 из 10 по шкале Мооса). Даже состав сплава стали не настолько твердый, как алмаз.
Температура плавления вещества 800-1000 градусов Цельсия с доступом кислорода и до 4000 градусов Цельсия без доступа кислорода, с дальнейшим превращением алмаза в графит.
Алмаз используется в качестве диэлектрика.
У минерала самая высокая теплопроводность.
Камень обладает люминесценцией.
Минерал не растворяется в кислоте.

Выход на рынок синтетических алмазов может случиться в один момент и стать неожиданностью. Алмазная индустрия претерпит изменения, уменьшатся объемы продаж. Из камня начнут изготавливать полупроводники. Из-за высокой температуры плавления, полупроводники из алмаза можно разогревать до больших показателей, чем кремний. При температурах около 1000 градусов Цельсия кремний в микросхемах начинает плавиться и отключается, а алмаз продолжает работать.

Методики создания вещества

Первые попытки получить алмаз искусственный начались еще в конце XVIII века, когда стало известно о составе камня, но технологии не позволяли воссоздать нужную температуру и давление для образования минерала. Только в пятидесятых годах XX века попытки синтеза вещества увенчались успехом. Среди стран, выращивающих алмазы, были США, ЮАР, Россия.

Оборудование для создания искусственных алмазов

Первые синтетические алмазы были далеки от идеала, но сегодня камни практически неотличимы от природных алмазов. Процесс выращивания является трудоемким и материально затратным. Существует несколько вариантов и форм синтеза алмаза:

А еще недавно возникло направление, позволяющее создавать мемориальные алмазы. Эта тенденция позволяет увековечить память о человеке в камне. Для этого тело после смерти поддается кремации, а из праха изготавливается графит. Далее графит используется в одном из способов синтеза алмазов. Так, камень содержит в себе останки тела человека.

Поскольку все способы дорогостоящие, нередко в ювелирном деле используют не искусственные вещества, а подделки или другие разновидности камня. Стекляшка среди алмазов — самая дешевая и устаревшая практика. На сегодняшний день она неудачная, поскольку распознать подлинник от подделки можно легко — достаточно царапнуть камень или посмотреть на игру света. Чаще всего в качестве бриллиантов продают фианиты.

Перспектива развития синтеза алмаза

Будущее синтетического алмаза начинается именно сегодня. Искусственный минерал стал символом времени, и вскоре у людей появится доступ к недорогим и красивым изделиям. Но пока технологии находятся на стадии развития и совершенствования. Например, лаборатория в Москве способна выращивать по вышеперечисленным технологиям до 1 килограмма алмазов в год. Конечно, этого мало для обеспечения потребностей промышленности. Дальнейшие обработки добываемых камней также требуют времени и оборудования.

Поэтому пока добыча алмазов ведется традиционными способами, и никто не отказывается от разработки новых месторождений, открытия кимберлитовых трубок. Как только появилось производство искусственных алмазов, компания De Beers — практически монополия на рынке алмазов — начала переживать о своем бизнесе. Годовой оборот концерна составляет до 7 миллиардов долларов в год. Но пока синтетические камни не являются конкурентами натуральным алмазам, а их доля на рынке достигает всего 10%.

А еще, вместе с синтезом, развивалась и геммология, которая позволяет рассказать о происхождении камня. Синтетические алмазы можно легко отличить от натуральных. В качестве признаков выделяют:

включения металлов в камнях из лаборатории;
секторы роста, которые определяются в цветных алмазах;
разный характер люминесценции алмазов.

Технологии и знания ученых совершенствуются с каждым днем. Процесс запущен, над ним работают специалисты. В скором времени мир увидит результаты и, возможно, даже откажется от традиционной добычи алмазов из недр земли.

Алмаз ювелирного качества – одно из самых совершенных творений природы. Достаточно взглянуть на бриллиант чистой воды – и сразу понимаешь: вот он, Идеал! Человек горд и амбициозен: он стремится не только скопировать шедевры природы, но и усовершенствовать их.

Синтетический бриллиант – это абсолютная копия природного алмаза, но лишенная недостатков, присущих натуральному минералу. Чтобы создать технологии, позволяющие выращивать сияющие кристаллы в лабораторных условиях, Человечеству пришлось проделать долгий путь.

Как появились синтетические алмазы?

Природные алмазы ювелирного качества достаточно редки, да и добыча их – весьма дорогостоящий процесс. Это обуславливает очень высокую цену на эти поистине королевские камни.

Алмазы образуются на огромных глубинах, под чудовищным давлением, а затем, в ходе вулканических процессов, выносятся ближе к поверхности. Они залегают в гигантских кимберлитовых трубках, и чтобы добыть один алмаз, привлекательный с ювелирной точки зрения, нужно переработать сотни тонн породы.

Процесс образования алмазов растягивается на сотни миллионов лет. Их запасы постепенно истощаются, что вызывает неуклонный рост цен. Именно поэтому бриллианты естественного происхождения представляют серьезный интерес в плане инвестиций.

Попытки создать искусственный бриллиант предпринимались давно – аж с позапрошлого века, когда была открыта формула алмаза. Чарующие камни оказались обычным углеродом, то есть, близкими родственниками обычного графита и каменного угля. А необыкновенную твердость, прозрачность, блеск и прочие черты, присущие алмазу, углерод обрел благодаря особой кубической кристаллической решетке.

Долгое время состояние науки и техники не позволяло получить кристалл алмаза в искусственных условиях. Ученые периодически сообщали о якобы удачных попытках вырастить алмаз, однако до середины прошлого столетия они были фальсификацией.

Пальма первенства в этом отношении принадлежит шведскому ученому Бальцару фон Платену – ему в 1953 году удалось впервые получить алмаз в искусственных условиях. А затем технология производства была усовершенствована уже американскими исследователями.

Первые искусственные алмазы появились на рынке несколько лет спустя, ученые других стран научились выращивать алмазы в лабораториях, но до настоящего успеха было еще далеко: синтетические минералы не отличались высоким качеством и могли использоваться исключительно в технических целях.

Со временем технологии совершенствовались, и в 1970 году Герберту Стронгу и Роберту Уэнторфу из американской корпорации General Electric удалось наконец получить алмазы ювелирного качества весом до одного карата. Но использованная ими технология оказалась нерентабельной: себестоимость производства синтетических камней приближается к цене натуральных алмазов, а то и превосходит ее.

Самый крупный алмаз ювелирного качества из известных на данный момент был выращен в 2015 году. Чистейший бриллиант в 10,2 карата был огранен из заготовки в 32,26 карата. А его автором стала компания из Санкт-Петербурга New Diamond Technology.

Недавно в прессу просочились сведения о том, что украинские ученые превзошли российских: им удалось получить искусственный алмаз весом аж в 109 карат. Подробности технологии пока не разглашаются, посему судить о правдивости этой истории сложно.

На данный момент лидерами в производстве искусственных алмазов являются компании из США, Японии и России. А на предприятиях Поднебесной ежегодно клепают миллиарды карат бриллиантов, но очень низкого качества, для технических нужд.

Название искусственных бриллиантов

Запомните: искусственный бриллиант называется… Да так он и называется: искусственный или синтетический бриллиант или алмаз. Могут существовать некоторые торговые наименования, но алмаз остается таковым по определению.

Искусственно выращенный бриллиант имеет такие же характеристики, как и природный прототип: он состоит из чистого углерода, столь же бескомпромиссно тверд, прозрачен, практически невосприимчив к агрессивным химикатам и так далее. Более того, он лишен изъянов, присущих природному собрату (трещин, пятен и иных дефектов).

Золотые серьги с жемчугом и бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Искусственный бриллиант – не имитация и не подделка, а минерал искусственного происхождения. Отличить его от природного алмаза не сможет даже ювелир, не располагающий оборудованием для спектрографии, а что говорить о простом обывателе?

Искусственные бриллианты тоже могут проходить сертификацию, но они оцениваются отдельно от природных собратьев. В частности, российский 10-каратный бриллиант был сертифицирован Международным геммологическим институтом (IGI) в Гонконге.

Фианит

В химическом плане фианит – это кубический цирконий. Фианит является разработкой советских ученых, пытавшихся получить камень, сходный с алмазом по оптическим свойствам, но куда менее дорогой.

Это у них получилось, и теперь фианиты используются как при производстве оптического оборудования, так и для изготовления бюджетных ювелирных изделий. Внешне они похожи на алмазы, но не обладают такой игрой цвета, гораздо мягче и со временем могут помутнеть. Зато стоят очень недорого!

Муассанит

Перед вами самый качественный и дорогой заменитель алмаза на современном рынке. Но тут наблюдается смешение понятий. Муассанит – минерал природного (скорее всего, космического) происхождения. Кристаллы его крайне невелики и в ювелирной промышленности не используются.

Зато искусственный аналог муассанита карборунд распространен гораздо шире. Именно он используется в качестве вставок в украшения. Карборунд приближается по твердости к алмазу (9,5 по шкале Мооса) и значительно опережает его по способности выдерживать нагревание. Он блестит даже ярче, чем бриллиант!

Лейкосапфир

Синтез корунда гораздо проще и дешевле, чем получение искусственного происхождения, поэтому ювелиры часто работают именно с лейкосапфирами искусственного происхождения.

Корунды – славное семейство, включающее не только сапфиры, но и рубины. Эти камни практически идентичны по свойствам и химическому составу, за исключением добавок, определяющих цвет.

Рутил

Рутил – один из самых дешевых и низкокачественных аналогов бриллианта. В химическом плане – это оксид титана, в физическом – природный мутный кристалл бурого цвета. Для ювелирных целей он малопригоден.

Стальные серьги в подарочной упаковке с кристаллами Swarovski (перейти в каталог SUNLIGHT)

Стразы

Цена страз колеблется в широчайших пределах: от копеечной для безделушек китайского производства до весьма кусачей для знаменитых кристаллов Сваровски. Однако самый качественный страз даже близко не стоит к бриллианту, а царапается он практически как обычное стекло.

Стразы Swarovski имеют уникальный состав, поэтому так высоко ценятся в мире. Маэстро более века назад разработал технологию производства искусственного хрусталя, которая по сей день остается секретной и непревзойденной.

Из чего делают искусственные бриллианты

На данный момент известно несколько технологий производства искусственных бриллиантов. Однако одни очень сложны и дороги, другие не позволяют получить алмазы высокого качества.

Наиболее часто бриллианты делают из алмазов, полученных по следующим технологиям:

HPHT. Технология HPHT (высокое давление, высокая температура) является классической и самой широко используемой в производстве – графитовые заготовки помещают в пресс и воздействуют на них катализаторами и высочайшей температурой. Практически все технические и львиная доля ювелирных алмазов изготовлены по этой технологии.
CVD. В ходе химического процесса происходит осаждение углерода из газовой смеси на затравку, причем высокое давление не используется, что удешевляет процесс. Таким образом удается получать алмазные пленки достаточно большой площади. Однако чистые алмазы по этой технологии вырастить практически невозможно.
Микровзрыв. В ходе направленных микровзрывов углеродистой взрывчатки получают алмазную пыль, которую впоследствии охлаждают и очищают от графита в азотной кислоте. Полученный продукт используют преимущественно для производства абразивных материалов.
Воздействие ультразвука. Достаточно перспективная и недорогая технология, не требующая особых условий. На графитовую суспензию воздействуют ультразвуковой кавитацией, в результате получая кристаллы алмаза. Теоретические выкладки идеальны, производство обещает быть весьма недорогим, но вот беда: пока что алмазы, полученные таким образом, не отличаются высоким качеством, а стоимость процесса приближается к золотому стандарту, технологии HPHT.

Технология HPHT считалась исчерпавшей себя, пока не произошло чудо. Тот самый крупнейший питерский алмаз сделан именно по HPHT. Так что имеются все шансы на то, что испытанная временем технология выйдет на новый уровень.

Искусственно синтезируют не только традиционные бесцветные алмазы, но и их окрашенных собратьев. Добавление азота дарит алмазу лимонную желтизну, бор – пронзительный голубой цвет, облучение способно окрасить его в зеленый или красный цвет.

Где применяют синтетические алмазы?

Как говорилось выше, искусственный бриллиант отличается от настоящего лишь происхождением: со всех других точек зрения эти минералы идентичны. А это значит, что сфера применения искусственных алмазов точно такая же, как у природного камня.

Подавляющее большинство искусственных алмазов изготавливается целенаправленно для технических нужд. Они используются при производстве режущего инструмента и абразивов, электроники и оптических приборов, медицинского оборудования и буровых установок.

Золотое кольцо с бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Лучшие экземпляры, отличающиеся чистотой и достаточно крупными размерами, превращаются в бриллианты и украшают кольца, браслеты, кулоны, серьги, броши и прочую ювелирку.

Цена искусственных алмазов

Вопреки распространенному заблуждению, цена синтетического алмаза не так уж мала (если говорить о минералах ювелирного качества). На сегодняшний день рыночная цена синтетического бриллианта едва ли вполовину меньше, чем стоимость природного аналога с соответствующими характеристиками.

Например, в США традиционные помолвочные кольца с однокаратными искусственными бриллиантами дешевле аналогичных с природными камнями всего на треть. И их раскупают!

Наука не стоит на месте, просвещенная публика все больше склоняется в сторону синтетических бриллиантов – да здравствует тренд на экологичность! Так что в скором времени ожидается совершенствование технологий и получение искусственных бриллиантов превосходного качества по более низким ценам.

Однако вряд ли от этого подешевеют царственные природные камни, так что алмазодобытчики могут не волноваться: спрос на натуральные бриллианты не обнулится никогда!

Читайте также: