Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка

  1. Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка Найбільші в світі бездоганні за своєю якістю алмази добувають...
  2. Обхідний шлях
  3. Кращі друзі дівчат
  4. Від прикрас до промисловості
  5. Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка
  6. Підгледіли у природи
  7. Обхідний шлях
  8. Кращі друзі дівчат
  9. Від прикрас до промисловості
  10. Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка
  11. Підгледіли у природи
  12. Обхідний шлях
  13. Кращі друзі дівчат
  14. Від прикрас до промисловості

Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка

Найбільші в світі бездоганні за своєю якістю алмази добувають не в Африці, не в Австралії, не в Індії і не в Якутії, а по сусідству з Санкт-Петербургом. Точніше, не видобувають, а вирощують.

26 травня 2015 року Міжнародний гемологічний інститут (IGI) в Гонконгу видав сертифікат на незвичайний рекордний діамант масою 10,02 карата, кольору E і чистоти VS1. Подібні дорогоцінні камені не така вже й рідкість в ювелірному світі, але унікальність даного випадку полягала в тому, що камінь не був здобутий із земних надр, а був огранований з 32-каратного кристала синтетичного алмазу, вирощеного російською компанією New Diamond Technology (NDT). «Це далеко не перший наш рекорд, - каже генеральний директор компанії Микола Хіхінашвілі. - Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці ».

- Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці »

Роман Колядин, директор з виробництва, показує мені невеличкий цех в одному з технопарків неподалік від Сестрорецка. Цех безлюдний, лише півтора десятка гідравлічних пресів стоять уздовж стін. Це і є «родовище» - всередині пресів, в умовах високих температур і тисків, мікрон за мікроном ростуть абсолютно бездоганні алмази. На пультах управління контролерів у кожного преса відображаються поточні параметри, але Роман просить знімати картинку так, щоб ці дані не потрапили в кадр: «Загальні принципи синтезу алмазів добре відомі і використовуються в промисловості вже понад півстоліття. А ось деталі режимів синтезу - одне з ноу-хау нашої компанії ». Я звертаю увагу на прецизійні кондиціонери, які підтримують мікроклімат в цеху з точністю до десятих часток градуса. Невже в такий точності є необхідність? «Пам'ятайте, ми відразу ж закрили за собою двері, щоб уникнути протягу? - пояснює Роман. - Невеликі відхилення в температурному режимі можуть серйозно вплинути на якість алмазу, і не в кращу сторону. А ми завжди прагнемо отримати ідеальне якість ».

Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис. Атм.). Гідравлічний прес обжимає спеціальний контейнер, всередині якого знаходиться металевий розплав (залізо, нікель, кобальт і ін.) І графіт. На підкладці розміщується одна або кілька запалів - невеликих кристалів алмазу. Крізь камеру протікає електричний струм, що розігріває розплав до потрібної температури. У цих умовах метал служить розчинником і каталізатором процесу кристалізації вуглецю на затравки в формі алмазу. Процес вирощування одного великого або декількох більш дрібних кристалів триває 12-13 діб.

Підгледіли у природи

Історія синтетичних алмазів починається з кінця XVIII століття, коли вчені остаточно зрозуміли, що цей камінь за своїм складом є вуглецем. В кінці XIX століття були спроби перетворити дешеві варіанти вуглецю (вугілля або графіт) в твердий і блискучий алмаз. Заяви про вдалий синтезі робили багато відомих учених, такі як французький хімік Анрі Муассан або британський фізик Вільям Крукс. Пізніше, правда, було встановлено, що ніхто з них насправді успіху не добився, і перші синтетичні алмази були отримані тільки в 1954 році в лабораторіях компанії General Electric.

Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С. Для вирощування монокристалів за допомогою CVD потрібно алмазна монокристалічна підкладка, вирощена за допомогою HPHT. При осадженні на кремній або полікристалічний алмаз виходить полікристалічна пластина, що має обмежене застосування в електроніці та оптиці. Швидкість зростання - від 0,1 до 100 мкм / год. Товщина пластин зазвичай обмежена 2-3 мм, тому вирізані з неї алмази можна використовувати в якості ювелірних, але їх розмір, як правило, не перевищує 1 карата.

Процес, який використовували для синтезу в GE, був «подсмотрен» у природи. Вважається, що земні алмази утворюються в мантії, на глибині в сотні кілометрів під поверхнею Землі, при високій температурі (близько 1300 ° С) і високому тиску (близько 50 000 атм.), А потім виносяться на поверхню магматическими породами, такими як кимберліти і лампроітов. Розробники GE обжимали за допомогою преса осередок, всередині якої знаходився графіт і залізо-нікелево-кобальтові розплав, який виступав в якості розчинника і каталізатора. Цей процес був названий HPHT (High Pressure High Temperature - високий тиск, висока температура). Саме цей спосіб пізніше став комерційним для отримання недорогих технічних алмазів і алмазних порошків (зараз їх виробляють мільярдами карат на рік), а в 1970-х з його допомогою навчилися виготовляти і ювелірні камені масою до 1 карата, хоча і вельми середньої якості.

Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD. Існує ще ряд екзотичних методик, таких як синтез нанокристалів алмаза з графіту при вибуху або експериментальний метод отримання мікронних алмазів з суспензії частинок графіту в органічних розчинниках під впливом ультразвукової кавітації.

Обхідний шлях

З 1960-х років в світі йде розробка ще одного методу синтезу алмазів - CVD (Chemical Vapor Deposition, осадження з газової фази). У ньому алмази осідають на подогреваемую підкладку з вуглеводневого газу, який іонізується за допомогою СВЧ-випромінювання або розігрівається до високої температури. Саме на цей метод синтезу на початку 2000-х стали покладати великі надії і невеликі стартапи, і великі компанії типу Element Six, що входить в групу De Beers.

До останнього часу метод HPHT залишався сильно недооціненим. «Коли ми кілька років тому купували обладнання, нам все в один голос говорили, що промислові преси придатні хіба що для синтезу алмазних порошків», - каже Микола Хіхінашвілі. Всі ресурси виділялися на розробку CVD, а технологія HPHT вважалася нишевой, ніхто з фахівців не вірив, що з її допомогою можна вирощувати досить великі кристали. Однак, за словами Миколи, фахівцям компанії вдалося розробити власну технологію синтезу, яка буквально справила в галузі ефект бомби, що розірвалася. Кілька років тому в звіті однієї з геммологических лабораторій так і було написано: «Вага даного діаманта становить 2,30 карата! Подібна величина діаманта ще до недавнього часу була гарантом його природного походження ».

Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини. І вирощені, і натуральні алмази обробляються абсолютно однаковим чином.

Кращі друзі дівчат

«Ми, звичайно, не єдині, хто вирощує алмази крупніше 5-6 карат, - пояснює Микола. - Але всі інші підкоряються принципу «два з трьох»: великі, якісні, комерційно вигідні. Ми перші, хто навчився отримувати великі кристали алмазу високої якості за прийнятною вартістю. На 32 пресах ми можемо вирощувати близько 3000 карат на місяць, і це каміння дуже високої якості - алмази кольору D, E, F і чистоти від найчистіших IF до SI, в основному типу II. 80% нашої продукції - це ювелірні алмази масою від 0,5 до 1,5 карата, хоча ми можемо виростити під замовлення алмаз будь-якого розміру ». Як доказ Микола простягає мені кристал розміром з 10-рублеву монету: «Ось це, наприклад, 28 карат. Якщо огранувати його, вийде діамант карат в 15 ».

На початку 2000-х світової алмазний монополіст, компанія De Beers, була сильно стурбована майбутнім виходом на ювелірний ринок синтетичних алмазів, побоюючись, що це може підірвати бізнес. Але час показав, що боятися нема чого - синтетичні алмази займають дуже малу частку ювелірного ринку. До того ж за цей час були розроблені методи досліджень, які дозволяють досить впевнено ідентифікувати вирощені алмази. Ознаками синтезу є включення металу, в кольорових алмазах можна розглянути сектори зростання, до того ж HPHT, CVD і натуральні природні алмази в УФ-променях мають різний характер люмінесценції.

Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів. Алмази типу I містять до 0,2% азоту, атоми якого розташовані в вузлах кристалічної решітки групами (Ia) або поодинці (Ib). Тип I переважає серед природних алмазів (98%). Як правило, такі камені рідко бувають безбарвними. Алмази типу IIa практично не містять азоту (менше 0,001%), серед природних каменів їх всього 1,8%. Ще рідше (0,2%) зустрічаються безазотні алмази з домішкою бору (IIb). Атоми бору в вузлах кристалічної решітки обумовлюють їх електропровідність і надають алмазам блакитний відтінок.

«Як ставляться споживачі до вирощеним алмазів? Добре, - каже Микола, - особливо сучасна молодь. Для них важливо, що ці алмази безконфліктні і створені людьми за допомогою високих технологій без втручання в природу. Ну і ціна приблизно вдвічі нижче. Звичайно, в сертифікаті написано, що камені вирощені, але ж носять щось кільце з діамантом, а не сертифікат! А по фізичним і хімічним властивостям наші алмази ідентичні природним ».

Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку. Однак, швидше за все, в найближчі роки виникне величезний попит на вирощені алмази і алмазні пластини для спеціальної оптики, мікроелектроніки та інших високотехнологічних промислових застосувань.

Від прикрас до промисловості

Ювелірні алмази - це прибуткова частина бізнесу NDT, але завтрашній день належить іншому напрямку. Технічний директор компанії NDT Олександр Колядин любить говорити: «Якщо з алмаза вже нічого більше не можна виготовити, зроби діамант». Насправді найбільш перспективний ринок для великих високоякісних синтетичних алмазів - це промисловість. «Жоден природний алмаз не годиться для використання в спеціальній оптиці або електроніці, - каже Олександр Колядин. - У них дуже багато дефектів. А пластини, вирізані з наших алмазів, мають майже ідеальну кристалічну решітку. Деякі дослідні організації, яким ми надаємо наші зразки для вивчення, насилу можуть повірити в виміряні параметри - настільки вони ідеальні. І не просто окремі зразки - ми можемо впевнено забезпечити повторюваність характеристик, що для промисловості життєво важливо. Алмази - це тепловідводи, це вікна для спеціальної оптики і для синхротронів, і, звичайно, силова мікроелектроніка, над створенням якої зараз працюють в усьому світі ».

«Промислове напрямок поки становить 20% нашого виробництва, але років через три ми плануємо довести його до 50%, тим більше що попит швидко зростає. Зараз ми в основному робимо пластини 4 х 4 і 5 х 5 мм, вирізали на замовлення кілька 7 х 7 і 8 х 8 мм і навіть 10 х 10 мм, але це поки не масове виробництво. Наша наступна мета, - каже Микола Хіхінашвілі, - це перейти до виготовлення дюймових алмазних пластин. Це той мінімум, який дуже затребуваний в масової електронної та оптичної промисловості. Для отримання таких пластин потрібно виростити кристал алмазу масою в сто карат. Це наш план на найближче майбутнє ». «На десятиліття?» - уточнюю я. Микола з величезним подивом дивиться на мене: «Десятиліття? Ми збираємося зробити це до кінця року ».

Стаття «Місце народження алмазів» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2016 ).

Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка

Найбільші в світі бездоганні за своєю якістю алмази добувають не в Африці, не в Австралії, не в Індії і не в Якутії, а по сусідству з Санкт-Петербургом. Точніше, не видобувають, а вирощують.

26 травня 2015 року Міжнародний гемологічний інститут (IGI) в Гонконгу видав сертифікат на незвичайний рекордний діамант масою 10,02 карата, кольору E і чистоти VS1. Подібні дорогоцінні камені не така вже й рідкість в ювелірному світі, але унікальність даного випадку полягала в тому, що камінь не був здобутий із земних надр, а був огранований з 32-каратного кристала синтетичного алмазу, вирощеного російською компанією New Diamond Technology (NDT). «Це далеко не перший наш рекорд, - каже генеральний директор компанії Микола Хіхінашвілі. - Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці ».

- Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці »

Роман Колядин, директор з виробництва, показує мені невеличкий цех в одному з технопарків неподалік від Сестрорецка. Цех безлюдний, лише півтора десятка гідравлічних пресів стоять уздовж стін. Це і є «родовище» - всередині пресів, в умовах високих температур і тисків, мікрон за мікроном ростуть абсолютно бездоганні алмази. На пультах управління контролерів у кожного преса відображаються поточні параметри, але Роман просить знімати картинку так, щоб ці дані не потрапили в кадр: «Загальні принципи синтезу алмазів добре відомі і використовуються в промисловості вже понад півстоліття. А ось деталі режимів синтезу - одне з ноу-хау нашої компанії ». Я звертаю увагу на прецизійні кондиціонери, які підтримують мікроклімат в цеху з точністю до десятих часток градуса. Невже в такий точності є необхідність? «Пам'ятайте, ми відразу ж закрили за собою двері, щоб уникнути протягу? - пояснює Роман. - Невеликі відхилення в температурному режимі можуть серйозно вплинути на якість алмазу, і не в кращу сторону. А ми завжди прагнемо отримати ідеальне якість ».

Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис. Атм.). Гідравлічний прес обжимає спеціальний контейнер, всередині якого знаходиться металевий розплав (залізо, нікель, кобальт і ін.) І графіт. На підкладці розміщується одна або кілька запалів - невеликих кристалів алмазу. Крізь камеру протікає електричний струм, що розігріває розплав до потрібної температури. У цих умовах метал служить розчинником і каталізатором процесу кристалізації вуглецю на затравки в формі алмазу. Процес вирощування одного великого або декількох більш дрібних кристалів триває 12-13 діб.

Підгледіли у природи

Історія синтетичних алмазів починається з кінця XVIII століття, коли вчені остаточно зрозуміли, що цей камінь за своїм складом є вуглецем. В кінці XIX століття були спроби перетворити дешеві варіанти вуглецю (вугілля або графіт) в твердий і блискучий алмаз. Заяви про вдалий синтезі робили багато відомих учених, такі як французький хімік Анрі Муассан або британський фізик Вільям Крукс. Пізніше, правда, було встановлено, що ніхто з них насправді успіху не добився, і перші синтетичні алмази були отримані тільки в 1954 році в лабораторіях компанії General Electric.

Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С. Для вирощування монокристалів за допомогою CVD потрібно алмазна монокристалічна підкладка, вирощена за допомогою HPHT. При осадженні на кремній або полікристалічний алмаз виходить полікристалічна пластина, що має обмежене застосування в електроніці та оптиці. Швидкість зростання - від 0,1 до 100 мкм / год. Товщина пластин зазвичай обмежена 2-3 мм, тому вирізані з неї алмази можна використовувати в якості ювелірних, але їх розмір, як правило, не перевищує 1 карата.

Процес, який використовували для синтезу в GE, був «подсмотрен» у природи. Вважається, що земні алмази утворюються в мантії, на глибині в сотні кілометрів під поверхнею Землі, при високій температурі (близько 1300 ° С) і високому тиску (близько 50 000 атм.), А потім виносяться на поверхню магматическими породами, такими як кимберліти і лампроітов. Розробники GE обжимали за допомогою преса осередок, всередині якої знаходився графіт і залізо-нікелево-кобальтові розплав, який виступав в якості розчинника і каталізатора. Цей процес був названий HPHT (High Pressure High Temperature - високий тиск, висока температура). Саме цей спосіб пізніше став комерційним для отримання недорогих технічних алмазів і алмазних порошків (зараз їх виробляють мільярдами карат на рік), а в 1970-х з його допомогою навчилися виготовляти і ювелірні камені масою до 1 карата, хоча і вельми середньої якості.

Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD. Існує ще ряд екзотичних методик, таких як синтез нанокристалів алмаза з графіту при вибуху або експериментальний метод отримання мікронних алмазів з суспензії частинок графіту в органічних розчинниках під впливом ультразвукової кавітації.

Обхідний шлях

З 1960-х років в світі йде розробка ще одного методу синтезу алмазів - CVD (Chemical Vapor Deposition, осадження з газової фази). У ньому алмази осідають на подогреваемую підкладку з вуглеводневого газу, який іонізується за допомогою СВЧ-випромінювання або розігрівається до високої температури. Саме на цей метод синтезу на початку 2000-х стали покладати великі надії і невеликі стартапи, і великі компанії типу Element Six, що входить в групу De Beers.

До останнього часу метод HPHT залишався сильно недооціненим. «Коли ми кілька років тому купували обладнання, нам все в один голос говорили, що промислові преси придатні хіба що для синтезу алмазних порошків», - каже Микола Хіхінашвілі. Всі ресурси виділялися на розробку CVD, а технологія HPHT вважалася нишевой, ніхто з фахівців не вірив, що з її допомогою можна вирощувати досить великі кристали. Однак, за словами Миколи, фахівцям компанії вдалося розробити власну технологію синтезу, яка буквально справила в галузі ефект бомби, що розірвалася. Кілька років тому в звіті однієї з геммологических лабораторій так і було написано: «Вага даного діаманта становить 2,30 карата! Подібна величина діаманта ще до недавнього часу була гарантом його природного походження ».

Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини. І вирощені, і натуральні алмази обробляються абсолютно однаковим чином.

Кращі друзі дівчат

«Ми, звичайно, не єдині, хто вирощує алмази крупніше 5-6 карат, - пояснює Микола. - Але всі інші підкоряються принципу «два з трьох»: великі, якісні, комерційно вигідні. Ми перші, хто навчився отримувати великі кристали алмазу високої якості за прийнятною вартістю. На 32 пресах ми можемо вирощувати близько 3000 карат на місяць, і це каміння дуже високої якості - алмази кольору D, E, F і чистоти від найчистіших IF до SI, в основному типу II. 80% нашої продукції - це ювелірні алмази масою від 0,5 до 1,5 карата, хоча ми можемо виростити під замовлення алмаз будь-якого розміру ». Як доказ Микола простягає мені кристал розміром з 10-рублеву монету: «Ось це, наприклад, 28 карат. Якщо огранувати його, вийде діамант карат в 15 ».

На початку 2000-х світової алмазний монополіст, компанія De Beers, була сильно стурбована майбутнім виходом на ювелірний ринок синтетичних алмазів, побоюючись, що це може підірвати бізнес. Але час показав, що боятися нема чого - синтетичні алмази займають дуже малу частку ювелірного ринку. До того ж за цей час були розроблені методи досліджень, які дозволяють досить впевнено ідентифікувати вирощені алмази. Ознаками синтезу є включення металу, в кольорових алмазах можна розглянути сектори зростання, до того ж HPHT, CVD і натуральні природні алмази в УФ-променях мають різний характер люмінесценції.

Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів. Алмази типу I містять до 0,2% азоту, атоми якого розташовані в вузлах кристалічної решітки групами (Ia) або поодинці (Ib). Тип I переважає серед природних алмазів (98%). Як правило, такі камені рідко бувають безбарвними. Алмази типу IIa практично не містять азоту (менше 0,001%), серед природних каменів їх всього 1,8%. Ще рідше (0,2%) зустрічаються безазотні алмази з домішкою бору (IIb). Атоми бору в вузлах кристалічної решітки обумовлюють їх електропровідність і надають алмазам блакитний відтінок.

«Як ставляться споживачі до вирощеним алмазів? Добре, - каже Микола, - особливо сучасна молодь. Для них важливо, що ці алмази безконфліктні і створені людьми за допомогою високих технологій без втручання в природу. Ну і ціна приблизно вдвічі нижче. Звичайно, в сертифікаті написано, що камені вирощені, але ж носять щось кільце з діамантом, а не сертифікат! А по фізичним і хімічним властивостям наші алмази ідентичні природним ».

Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку. Однак, швидше за все, в найближчі роки виникне величезний попит на вирощені алмази і алмазні пластини для спеціальної оптики, мікроелектроніки та інших високотехнологічних промислових застосувань.

Від прикрас до промисловості

Ювелірні алмази - це прибуткова частина бізнесу NDT, але завтрашній день належить іншому напрямку. Технічний директор компанії NDT Олександр Колядин любить говорити: «Якщо з алмаза вже нічого більше не можна виготовити, зроби діамант». Насправді найбільш перспективний ринок для великих високоякісних синтетичних алмазів - це промисловість. «Жоден природний алмаз не годиться для використання в спеціальній оптиці або електроніці, - каже Олександр Колядин. - У них дуже багато дефектів. А пластини, вирізані з наших алмазів, мають майже ідеальну кристалічну решітку. Деякі дослідні організації, яким ми надаємо наші зразки для вивчення, насилу можуть повірити в виміряні параметри - настільки вони ідеальні. І не просто окремі зразки - ми можемо впевнено забезпечити повторюваність характеристик, що для промисловості життєво важливо. Алмази - це тепловідводи, це вікна для спеціальної оптики і для синхротронів, і, звичайно, силова мікроелектроніка, над створенням якої зараз працюють в усьому світі ».

«Промислове напрямок поки становить 20% нашого виробництва, але років через три ми плануємо довести його до 50%, тим більше що попит швидко зростає. Зараз ми в основному робимо пластини 4 х 4 і 5 х 5 мм, вирізали на замовлення кілька 7 х 7 і 8 х 8 мм і навіть 10 х 10 мм, але це поки не масове виробництво. Наша наступна мета, - каже Микола Хіхінашвілі, - це перейти до виготовлення дюймових алмазних пластин. Це той мінімум, який дуже затребуваний в масової електронної та оптичної промисловості. Для отримання таких пластин потрібно виростити кристал алмазу масою в сто карат. Це наш план на найближче майбутнє ». «На десятиліття?» - уточнюю я. Микола з величезним подивом дивиться на мене: «Десятиліття? Ми збираємося зробити це до кінця року ».

Стаття «Місце народження алмазів» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2016 ).

Синтез алмазів | Журнал Популярна Механіка

Найбільші в світі бездоганні за своєю якістю алмази добувають не в Африці, не в Австралії, не в Індії і не в Якутії, а по сусідству з Санкт-Петербургом. Точніше, не видобувають, а вирощують.

26 травня 2015 року Міжнародний гемологічний інститут (IGI) в Гонконгу видав сертифікат на незвичайний рекордний діамант масою 10,02 карата, кольору E і чистоти VS1. Подібні дорогоцінні камені не така вже й рідкість в ювелірному світі, але унікальність даного випадку полягала в тому, що камінь не був здобутий із земних надр, а був огранований з 32-каратного кристала синтетичного алмазу, вирощеного російською компанією New Diamond Technology (NDT). «Це далеко не перший наш рекорд, - каже генеральний директор компанії Микола Хіхінашвілі. - Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці ».

- Попередній, 5-каратний, протримався всього два місяці »

Роман Колядин, директор з виробництва, показує мені невеличкий цех в одному з технопарків неподалік від Сестрорецка. Цех безлюдний, лише півтора десятка гідравлічних пресів стоять уздовж стін. Це і є «родовище» - всередині пресів, в умовах високих температур і тисків, мікрон за мікроном ростуть абсолютно бездоганні алмази. На пультах управління контролерів у кожного преса відображаються поточні параметри, але Роман просить знімати картинку так, щоб ці дані не потрапили в кадр: «Загальні принципи синтезу алмазів добре відомі і використовуються в промисловості вже понад півстоліття. А ось деталі режимів синтезу - одне з ноу-хау нашої компанії ». Я звертаю увагу на прецизійні кондиціонери, які підтримують мікроклімат в цеху з точністю до десятих часток градуса. Невже в такий точності є необхідність? «Пам'ятайте, ми відразу ж закрили за собою двері, щоб уникнути протягу? - пояснює Роман. - Невеликі відхилення в температурному режимі можуть серйозно вплинути на якість алмазу, і не в кращу сторону. А ми завжди прагнемо отримати ідеальне якість ».

Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис Процес вирощування монокристалів алмазу при високій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і високому тиску (50-70 тис. Атм.). Гідравлічний прес обжимає спеціальний контейнер, всередині якого знаходиться металевий розплав (залізо, нікель, кобальт і ін.) І графіт. На підкладці розміщується одна або кілька запалів - невеликих кристалів алмазу. Крізь камеру протікає електричний струм, що розігріває розплав до потрібної температури. У цих умовах метал служить розчинником і каталізатором процесу кристалізації вуглецю на затравки в формі алмазу. Процес вирощування одного великого або декількох більш дрібних кристалів триває 12-13 діб.

Підгледіли у природи

Історія синтетичних алмазів починається з кінця XVIII століття, коли вчені остаточно зрозуміли, що цей камінь за своїм складом є вуглецем. В кінці XIX століття були спроби перетворити дешеві варіанти вуглецю (вугілля або графіт) в твердий і блискучий алмаз. Заяви про вдалий синтезі робили багато відомих учених, такі як французький хімік Анрі Муассан або британський фізик Вільям Крукс. Пізніше, правда, було встановлено, що ніхто з них насправді успіху не добився, і перші синтетичні алмази були отримані тільки в 1954 році в лабораторіях компанії General Electric.

Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С Дешевший процес осадження алмазу з іонізованої вуглеводневої газового середовища на підкладці, розігрітій до 600-700 ° С. Для вирощування монокристалів за допомогою CVD потрібно алмазна монокристалічна підкладка, вирощена за допомогою HPHT. При осадженні на кремній або полікристалічний алмаз виходить полікристалічна пластина, що має обмежене застосування в електроніці та оптиці. Швидкість зростання - від 0,1 до 100 мкм / год. Товщина пластин зазвичай обмежена 2-3 мм, тому вирізані з неї алмази можна використовувати в якості ювелірних, але їх розмір, як правило, не перевищує 1 карата.

Процес, який використовували для синтезу в GE, був «подсмотрен» у природи. Вважається, що земні алмази утворюються в мантії, на глибині в сотні кілометрів під поверхнею Землі, при високій температурі (близько 1300 ° С) і високому тиску (близько 50 000 атм.), А потім виносяться на поверхню магматическими породами, такими як кимберліти і лампроітов. Розробники GE обжимали за допомогою преса осередок, всередині якої знаходився графіт і залізо-нікелево-кобальтові розплав, який виступав в якості розчинника і каталізатора. Цей процес був названий HPHT (High Pressure High Temperature - високий тиск, висока температура). Саме цей спосіб пізніше став комерційним для отримання недорогих технічних алмазів і алмазних порошків (зараз їх виробляють мільярдами карат на рік), а в 1970-х з його допомогою навчилися виготовляти і ювелірні камені масою до 1 карата, хоча і вельми середньої якості.

Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD Як виростити алмаз Дві основні технології промислового одержання синтетичних алмазів - це HPHT і CVD. Існує ще ряд екзотичних методик, таких як синтез нанокристалів алмаза з графіту при вибуху або експериментальний метод отримання мікронних алмазів з суспензії частинок графіту в органічних розчинниках під впливом ультразвукової кавітації.

Обхідний шлях

З 1960-х років в світі йде розробка ще одного методу синтезу алмазів - CVD (Chemical Vapor Deposition, осадження з газової фази). У ньому алмази осідають на подогреваемую підкладку з вуглеводневого газу, який іонізується за допомогою СВЧ-випромінювання або розігрівається до високої температури. Саме на цей метод синтезу на початку 2000-х стали покладати великі надії і невеликі стартапи, і великі компанії типу Element Six, що входить в групу De Beers.

До останнього часу метод HPHT залишався сильно недооціненим. «Коли ми кілька років тому купували обладнання, нам все в один голос говорили, що промислові преси придатні хіба що для синтезу алмазних порошків», - каже Микола Хіхінашвілі. Всі ресурси виділялися на розробку CVD, а технологія HPHT вважалася нишевой, ніхто з фахівців не вірив, що з її допомогою можна вирощувати досить великі кристали. Однак, за словами Миколи, фахівцям компанії вдалося розробити власну технологію синтезу, яка буквально справила в галузі ефект бомби, що розірвалася. Кілька років тому в звіті однієї з геммологических лабораторій так і було написано: «Вага даного діаманта становить 2,30 карата! Подібна величина діаманта ще до недавнього часу була гарантом його природного походження ».

Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини Огранювання алмазів для отримання блискучих діамантів - процес довгий і не дуже вражаючий для непосвяченого людини. І вирощені, і натуральні алмази обробляються абсолютно однаковим чином.

Кращі друзі дівчат

«Ми, звичайно, не єдині, хто вирощує алмази крупніше 5-6 карат, - пояснює Микола. - Але всі інші підкоряються принципу «два з трьох»: великі, якісні, комерційно вигідні. Ми перші, хто навчився отримувати великі кристали алмазу високої якості за прийнятною вартістю. На 32 пресах ми можемо вирощувати близько 3000 карат на місяць, і це каміння дуже високої якості - алмази кольору D, E, F і чистоти від найчистіших IF до SI, в основному типу II. 80% нашої продукції - це ювелірні алмази масою від 0,5 до 1,5 карата, хоча ми можемо виростити під замовлення алмаз будь-якого розміру ». Як доказ Микола простягає мені кристал розміром з 10-рублеву монету: «Ось це, наприклад, 28 карат. Якщо огранувати його, вийде діамант карат в 15 ».

На початку 2000-х світової алмазний монополіст, компанія De Beers, була сильно стурбована майбутнім виходом на ювелірний ринок синтетичних алмазів, побоюючись, що це може підірвати бізнес. Але час показав, що боятися нема чого - синтетичні алмази займають дуже малу частку ювелірного ринку. До того ж за цей час були розроблені методи досліджень, які дозволяють досить впевнено ідентифікувати вирощені алмази. Ознаками синтезу є включення металу, в кольорових алмазах можна розглянути сектори зростання, до того ж HPHT, CVD і натуральні природні алмази в УФ-променях мають різний характер люмінесценції.

Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів Два слова на букву «А»: алмаз і азот Залежно від вмісту азоту алмази відносять до одного з двох основних типів. Алмази типу I містять до 0,2% азоту, атоми якого розташовані в вузлах кристалічної решітки групами (Ia) або поодинці (Ib). Тип I переважає серед природних алмазів (98%). Як правило, такі камені рідко бувають безбарвними. Алмази типу IIa практично не містять азоту (менше 0,001%), серед природних каменів їх всього 1,8%. Ще рідше (0,2%) зустрічаються безазотні алмази з домішкою бору (IIb). Атоми бору в вузлах кристалічної решітки обумовлюють їх електропровідність і надають алмазам блакитний відтінок.

«Як ставляться споживачі до вирощеним алмазів? Добре, - каже Микола, - особливо сучасна молодь. Для них важливо, що ці алмази безконфліктні і створені людьми за допомогою високих технологій без втручання в природу. Ну і ціна приблизно вдвічі нижче. Звичайно, в сертифікаті написано, що камені вирощені, але ж носять щось кільце з діамантом, а не сертифікат! А по фізичним і хімічним властивостям наші алмази ідентичні природним ».

Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку Поки що більшу частину прибутку дає виготовлення алмазів для ювелірного ринку. Однак, швидше за все, в найближчі роки виникне величезний попит на вирощені алмази і алмазні пластини для спеціальної оптики, мікроелектроніки та інших високотехнологічних промислових застосувань.

Від прикрас до промисловості

Ювелірні алмази - це прибуткова частина бізнесу NDT, але завтрашній день належить іншому напрямку. Технічний директор компанії NDT Олександр Колядин любить говорити: «Якщо з алмаза вже нічого більше не можна виготовити, зроби діамант». Насправді найбільш перспективний ринок для великих високоякісних синтетичних алмазів - це промисловість. «Жоден природний алмаз не годиться для використання в спеціальній оптиці або електроніці, - каже Олександр Колядин. - У них дуже багато дефектів. А пластини, вирізані з наших алмазів, мають майже ідеальну кристалічну решітку. Деякі дослідні організації, яким ми надаємо наші зразки для вивчення, насилу можуть повірити в виміряні параметри - настільки вони ідеальні. І не просто окремі зразки - ми можемо впевнено забезпечити повторюваність характеристик, що для промисловості життєво важливо. Алмази - це тепловідводи, це вікна для спеціальної оптики і для синхротронів, і, звичайно, силова мікроелектроніка, над створенням якої зараз працюють в усьому світі ».

«Промислове напрямок поки становить 20% нашого виробництва, але років через три ми плануємо довести його до 50%, тим більше що попит швидко зростає. Зараз ми в основному робимо пластини 4 х 4 і 5 х 5 мм, вирізали на замовлення кілька 7 х 7 і 8 х 8 мм і навіть 10 х 10 мм, але це поки не масове виробництво. Наша наступна мета, - каже Микола Хіхінашвілі, - це перейти до виготовлення дюймових алмазних пластин. Це той мінімум, який дуже затребуваний в масової електронної та оптичної промисловості. Для отримання таких пластин потрібно виростити кристал алмазу масою в сто карат. Це наш план на найближче майбутнє ». «На десятиліття?» - уточнюю я. Микола з величезним подивом дивиться на мене: «Десятиліття? Ми збираємося зробити це до кінця року ».

Стаття «Місце народження алмазів» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2016 ).

Невже в такий точності є необхідність?
«Пам'ятайте, ми відразу ж закрили за собою двері, щоб уникнути протягу?
«Як ставляться споживачі до вирощеним алмазів?
«На десятиліття?
Микола з величезним подивом дивиться на мене: «Десятиліття?
Невже в такий точності є необхідність?
«Пам'ятайте, ми відразу ж закрили за собою двері, щоб уникнути протягу?
«Як ставляться споживачі до вирощеним алмазів?
«На десятиліття?
Микола з величезним подивом дивиться на мене: «Десятиліття?
Гражданский противогаз ГП-7Б
Противогаз ГП-7Б гражданский предназначен для защиты органов дыхания от отравляющих веществ, биологических аэрозолей, от широкого спектра аварийно химически опасных веществ, радиоизотопов

Fallout 4 Противогаз На Карте
Плагины и моды для Fallout 4 - Каталог модов. Мод улучшает частицы от стрельбы, взрывов и огня в Fallout 4. 19 151статья в Убежище. Добавить новую страницу. Противогаз-маска Править. Бриджуэй Траст

Бирка на противогазную сумку образец
Главная » Разное » Бирка на противогазную сумку образец Cincinnati, ohio national institute for occupational safety and health, 1987. В нижней части коробки старенького эталона располагается активированный

Противогазы - Информация о сайте
Противогаз — средство защиты органов дыхания, также бывают противогазы, обеспечивающие защиту зрения и лица. Защитные свойства противогазов различаются по типу защиты: фильтрующие  — от конкретных

Бирка На Противогаз Образец
Бирка на противогаз образец. Сумка с противогазом ставится биркой наружу. На сумки для противогазов, а также на чехлы для перчаток и плащей оп-1м, размером 3х5 см данный размер строго соблюдается, пришивают

О порядке проверок и замене фильтрующих противогазов при регулярном и длительном их применении
Распечатать Вопрос: На сайте компаний, выпускающих противогазы, указывается информация, что фильтрующие противогазы ГП-7 подлежат технической проверке не более 8 раз. А нормативного подтверждения

О ПРОТИВОГАЗЕ Противогаз надевается на голову солдата для
О ПРОТИВОГАЗЕ: Противогаз надевается на голову солдата для устрашения противника и подавления его боевого духа. Сами посудите: сидит противник в окопе, чай мешает ложечкой, никого не трогает. Вдруг сверху

Кто изобрел противогаз? Что повлияло на изобретение противогаза в России
До сих пор не известно, кто изобрел противогаз. Единого мнения по данному вопросу не существует. Их примитивные прототипы применялись еще в Средние века, когда врачи использовали специальные маски с длинными

Конструкция и принцип работы устройства противогаза
Начиная со школьной скамьи, каждый человек хотя бы приблизительно был знаком с противогазом. Аппарат был впервые применен в 1915 году во время боевых действий — тогда один из противников применил химическое

ОМЧС Резерв - Информационно-консультативный центр - Проверка противогазов
В соответствии с Федеральными законами №28-ФЗ «О гражданской обороне» и №68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» все население страны должно