الماس الاصطناعي: كيف يبدو وكيف يتم الحصول عليه وأين يتم استخدامه؟
يتميز الماس بكثافة هيكله الفريد ، مما يسمح للحجر بتحمل الأحمال الثقيلة ودرجات الحرارة المرتفعة. تُستخدم هذه الخاصية في أبحاث الفضاء وتطويره ، وفي إنتاج الأجهزة الطبية والساعات الدقيقة ، وفي الصناعة النووية. بعد القطع ، يتحول المعدن الجميل إلى الماس ، والذي يقدره الجواهريون بشدة. تتيح التقنيات الحديثة إمكانية إنشائه في ظروف اصطناعية ، مما يقلل السعر دون فقدان الجودة.
الخصائص
للاستخدام النشط على المستوى الصناعي ، تم إنتاج الماس الصناعي منذ عام 1993. كانت جودتها عالية لدرجة أن صائغي المجوهرات طلبوا اختبارات خاصة لتحديد أصالة الأحجار. بالنسبة للمستهلك العادي ، لم يكن الاختلاف واضحًا على الإطلاق ، لذلك بدأت العديد من الشركات في استخدام الكريستالات لصنع مجوهرات فاخرة.
في المختبرات الحديثة ، تزرع عدة أنواع من هذا الحجر الاصطناعي: cerussites ، fabulites ، أحجار الراين ، ferroelectrics ، moissanites. يعتبر أجمل وأنظف مكعب من ثاني أكسيد الزركونيوم المسمى "الزركونيا المكعبة". يتم استخدامه في العديد من مجالات الصناعة ويكمل مجموعات دور أزياء Thomas Sabo و Pandora.
الملامح الرئيسية للماس المستنبت:
- تكلفة منخفضة بالمقارنة مع الأحجار الطبيعية (السعر أقل من 10 إلى 15 مرة) ؛
- سهولة القطع
- لا توجد عيوب خفية تؤثر على الصلابة (فقاعات هواء ، شقوق) ؛
- تقليد كامل للماس حقيقي بعد القطع.
بين عشاق الأحجار الجميلة ، انقسمت الآراء أيضًا حول خصائص الحجر غير الطبيعي. يعتقد البعض منهم أن الماس الحقيقي فقط هو القادر على طرد الأرواح الشريرة وحماية صاحبها من التلف والعين الشريرة ومساعدته في الشؤون التجارية.
يدعي أصحاب الماس المقلد أن مجوهراتهم لها نفس القدر من الفعالية في بث الطاقة الإيجابية وجلب الحظ السعيد.
تم تطوير الأحجار الاصطناعية في السنوات الأخيرة من قبل العلامات التجارية المعروفة Diamond Foundry و Helzberg's Diamond Stores و LifeGem. يعتبر هذا النشاط التجاري في الولايات المتحدة هو الأكثر ربحية والواعدة ، حيث أن الضرر الذي يلحق بالبيئة ضئيل للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، أثبتت العديد من التجارب الجيولوجية أن فترة تكوين الماس في الطبيعة قد انتهت. لذلك ، فإن تطوير الودائع الجديدة سيصبح قريبًا شيئًا من الماضي.
تاريخ الاستلام
كان الماس الحقيقي شائعًا لعدة قرون. الماس باهظ الثمن يزين الملابس والتيجان الملكية ، ويورث ويدخل في احتياطيات الذهب في خزينة العديد من البلدان. حتى اليوم ، تعد المعادن متعددة الأوجه أفضل استثمار وتزيد فقط من حيث القيمة كل عام.
لذلك ، بدأت التطورات والمحاولات الأولى لإنشاء الحجر الاصطناعي في نهاية القرن التاسع عشر.
حصل علماء سويديون على أول ماسة صناعية في عام 1950 في مختبر ASEA. بعد البحث ، تكررت تجربتهم من قبل شركة جنرال إلكتريك الأمريكية في عام 1956 بتحسين التكنولوجيا. على مدار عدة عقود ، ظهرت طرق وتطورات جديدة جعلت من الممكن تغيير لون وشكل وحجم المعدن الاصطناعي. في عام 1967 تم الحصول على براءة اختراع لزراعة الأحجار الكريمة.
يبدأ تاريخ إنتاجهم في الاتحاد السوفيتي بالحجر الأول الذي تم تصنيعه في معهد الفيزياء والضغط العالي في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي. لكن العمل النشط في هذا الاتجاه يقوم به العالم OI Leipunsky ، الذي نشر العديد من الأوراق العلمية والحسابات في عام 1946.
تم استخدام عمله في مجال الكيمياء كأساس لأساليب جديدة ، وأصبحوا عمليا الأساس للإنتاج الصناعي الحديث للماس الاصطناعي.
حدث اختراق حقيقي في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، عندما أنشأ العلماء الشباب من مختبر الضغط العالي في موسكو مطبعة خاصة. بمساعدته ، كان من الممكن إنشاء إنتاج واسع النطاق للأحجار الثقيلة: وصل الحجم إلى ألف قيراط يوميًا. تم استخدام جميع الماس الصناعي المنتج لاحتياجات علم الصواريخ والهندسة الميكانيكية ، وتم تصديره ، مما أدى إلى تحقيق أرباح بالمليارات.
في السنوات الأخيرة ، تم تطوير تقنيات جديدة في روسيا من قبل بيوت المجوهرات الخاصة والمختبرات العلمية.
يجذبون خبراء أجانب من جنوب إفريقيا والولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا ، في محاولة لتقليل تكلفة الطريقة.
كيف يصنع الماس الصناعي؟
يصعب تمييز الماس الاصطناعي المزروع في مختبرات الشركات الكيميائية الرائدة عن الأحجار الحقيقية من حيث الشفافية والسطوع. لكن جميع الأساليب المعروفة تتطلب استثمارات كبيرة وهي شاقة.
لذلك ، فإن المهمة الرئيسية للعلماء هي إيجاد التوازن المثالي بين الجودة وتكلفة الإنتاج.
تقنية HPHT
HPHT أو الضغط العالي ، درجة الحرارة العالية هي التقنية الأكثر شيوعًا. وضع العلماء أحجارًا حقيقية بحجم 0.5 مم في أساس الزركونيا المكعبة الاصطناعية. في غرفة خاصة ، وفقًا لمبدأ التشغيل ، يشبه الأوتوكلاف ، يتم إنشاء مزيج من درجة حرارة لا تقل عن 1400 درجة مئوية وضغط 55000 من الغلاف الجوي. يتم تطبيق مركبات كيميائية مختلفة وطبقات الجرافيت على القاعدة الطبيعية.
بعد 10 أيام من هذا التعرض ، تتشكل روابط سيجما قوية ، وتتشكل المفاصل حول القاعدة في حجر صلب وشفاف.
تعمل هذه التقنية على إعادة إنشاء الظروف الطبيعية لظهور المعدن إلى أقصى حد ، وبالتالي تكون الجودة دائمًا في أفضل حالاتها ، ويتم استبعاد العيوب عمليًا.
إنتاج CVD أو تخليق الفيلم
تعتبر هذه التقنية من أولى التقنيات في زراعة المعادن الاصطناعية. يتم استخدامه على نطاق واسع عندما يكون من الضروري إنشاء طلاء ماسي قوي وحاد بشكل خاص ، لإنشاء ماس عالي الجودة. يتم وضع جميع المكونات والركيزة الماسية في غرف خاصة تخلق فراغًا. بعد ملء الميثان بالميثان ، يبدأ التعرض لأشعة الميكروويف المعروفة جيداً من عمل فرن الميكروويف. في درجات الحرارة العالية ، تبدأ المركبات الكيميائية للكربون في الذوبان وتتحد مع القاعدة.
تنتج تقنية CVD ماسات عالية الجودة ليست أدنى من الخصائص الحقيقية. على أساسها ، يتم تطوير تقنية لاستبدال لوحات الكمبيوتر المقاومة للاهتراء والعوازل الكهربائية والمشارط فائقة الرقة في طب العيون.
يأمل العلماء أنه في المستقبل القريب لقيراط واحد من الأحجار الاصطناعية التي تم الحصول عليها باستخدام هذه التقنية ، سيكون من الممكن خفض السعر إلى 5-8 دولارات.
تقنية التوليف المتفجر
واحدة من أحدث التطورات هي طريقة التوليف المتفجر. يعتمد على مزيج من التسخين الحاد لمزيج كيميائي باستخدام انفجار وتجميد لاحق للمعادن الناتجة. والنتيجة هي ماسة صناعية طبيعية مصنوعة من الكربون البلوري. لكن التكلفة العالية تجعل الكيميائيين يبحثون عن خيارات جديدة لتركيب الكتلة الحجرية.
نطاق التطبيق
من بين جميع أنواع الماس ، تحتل الأحجار الاصطناعية فقط 10٪ من السوق. تستخدم بلورات زركونيا المكعبة غير مكلفة لصنع المجوهرات النسائية. بيوت الأزياء الشهيرة تزين بها فساتين السهرة وحقائب اليد والأحذية وتستخدمها في الديكور الحصري.
يختارهم الشباب التقدمي بشكل متزايد من أجل سلامتهم وصداقتهم البيئية.
يستخدم أكثر من 90٪ من الماس الاصطناعي في الصناعة. الاتجاهات الرئيسية:
- آلات طحن عالية الدقة ، أدوات لقطع المواد الصلبة ؛
- صناعة الإلكترونيات الدقيقة والكمبيوتر ؛
- صناعة الدفاع؛
- علم الروبوتات؛
- ليزر فريد لجراحة العيون.
- مهندس ميكانيكى؛
- أدوات آلية جديدة في علم المعادن ؛
- علم الصواريخ.
تشمل التطورات الحديثة استخدام الماس الاصطناعي لصنع عدسة اصطناعية. أظهرت عمليات الزرع أن وضوح القطع وسهولة القطع تجعلها مثالية للمريض.
لديها الزاوية الصحيحة للانكسار والمتانة.
مقارنة بالحجارة الطبيعية
تنتج الصناعة الماس الاصطناعي ، وهو مشابه جدًا للبلور الطبيعي بحيث يلزم إجراء عدد من الاختبارات المعملية لتحديده. دعنا نلقي نظرة على الاختلافات الأكثر شيوعًا.
- كل الماس المزروع صناعيا له طابع خاص. يعطي اسم الشركة أو المختبر الذي أنتج المنتج.
- من الأفضل استخدام مجهر قوي بدلاً من عدسة مكبرة للفحص. في ورش العمل ، يتم الكشف عن العيوب باستخدام جهاز قياس الطيف وإضاءة تحت الأشعة فوق البنفسجية.
- الماس الحقيقي لا يستجيب للمجالات الكهرومغناطيسية. يمكنك استخدام هذه الخاصية كطريقة اختبار: الحجر الاصطناعي ينجذب إلى مغناطيس قوي.
- إذا كان من الضروري تحديد الماس في المنزل ، يتم وضعه على ورق أبيض سميك. يكشف الفحص الدقيق عن مناطق النمو التي تنشأ عندما تتكون طبقة من الكربون تحت ضغط عالٍ.
- تتكون الأحجار الطبيعية من أصغر بلورات مفردة ، لذلك لها بنية متجانسة. عند النظر إليها بالتفصيل تحت المجهر ، يبدو أن المنتجات غير الطبيعية تتكون من العديد من البلورات المجهرية.
تستخدم بورصات الماس في جميع أنحاء العالم أدوات خاصة للتحقق من الماس وشاشة M للتحليل.
في غضون 10 إلى 15 ثانية فقط ، تسمح بتمييز المواد التركيبية عن الحجر الطبيعي بدقة 95-98٪ ، وتوفر أقصى قدر من المعلومات حول جودة الكريستال وهيكله.
يتم وصف إنتاج الماس الصناعي في الفيديو التالي.
