Штучні діаманти: як називаються, з чого роблять штучний алмаз і як він використовується у промисловості

Алмаз ювелірної якості – одне з найдосконаліших витворів природи. Достатньо подивитись на діамант чистої води – і одразу розумієш: ось він, Ідеал! Людина горда і амбітна: вона прагне не тільки скопіювати шедеври природи, а й удосконалити їх.

Синтетичний діамант – це абсолютна копія природного алмазу, але позбавлена ​​недоліків, властивих натуральному мінералу. Щоб створити технології, що дозволяють вирощувати сяючі кристали в лабораторних умовах, Людству довелося пройти довгий шлях.

Так, штучні алмази коштують дешевше за природні аналоги і не мають інвестиційної цінності. Однак для їх видобутку не використовується каторжна праця (блокбастер «Кривавий алмаз» дивилися?), не завдається шкоди природі, та й прикраси із синтетичними діамантами доступні більшій кількості любителів коштовностей.

Як з'явилися синтетичні алмази?

Природні алмази ювелірної якості досить рідкісні, та й видобуток їх – дорогий процес. Це зумовлює дуже високу ціну на ці воістину королівські камінці.

Алмази утворюються на величезних глибинах, під жахливим тиском, а потім під час вулканічних процесів виносяться ближче до поверхні. Вони залягають у гігантських кімберлітових трубках, і щоб видобути один алмаз, привабливий із ювелірної точки зору, потрібно переробити сотні тонн породи.

Процес утворення алмазів розтягується на сотні мільйонів років. Їхні запаси поступово виснажуються, що викликає неухильне зростання цін.Саме тому діаманти природного походження становлять серйозний інтерес щодо інвестицій.

Спроби створити штучний діамант робилися давно – аж із позаминулого століття, коли було відкрито формулу алмазу. Чарівне каміння виявилося звичайним вуглецем, тобто, близькими родичами звичайного графіту та кам'яного вугілля. А незвичайну твердість, прозорість, блиск та інші риси, властиві алмазу, вуглець набув завдяки особливим кубічним кристалічним гратам.

Довгий час стан науки і техніки не дозволяв отримати кристал алмазу у штучних умовах. Вчені періодично повідомляли про нібито вдалі спроби виростити алмаз, проте до середини минулого століття вони були фальсифікацією.

Пальма першості в цьому відношенні належить шведському вченому Бальцару фон Платену - йому в 1953 вдалося вперше отримати алмаз в штучних умовах. А потім технологію виробництва було вдосконалено вже американськими дослідниками.

Перші штучні алмази з'явилися на ринку через кілька років, вчені інших країн навчилися вирощувати алмази в лабораторіях, але до справжнього успіху було ще далеко: синтетичні мінерали не відрізнялися високою якістю і могли використовуватися виключно в технічних цілях.

Згодом технології вдосконалювалися, і в 1970 Герберту Стронгу і Роберту Уенторфу з американської корпорації General Electric вдалося нарешті отримати алмази ювелірної якості вагою до одного карата. Але використана ними технологія виявилася нерентабельною: собівартість виробництва синтетичних каменів наближається до ціни натуральних алмазів, або навіть перевершує її.

Найбільший алмаз ювелірної якості з відомих на даний момент був вирощений у 2015 році. Найчистіший діамант 10,2 карата був огранований із заготівлі 32,26 карата. А його автором стала компанія із Санкт-Петербурга New Diamond Technology.

Нещодавно в пресу просочилися відомості про те, що українські вчені перевершили російських: їм вдалося отримати штучний алмаз вагою аж 109 карат. Подробиці технології поки що не розголошуються, тому судити про правдивість цієї історії складно.

На даний момент лідерами у виробництві штучних алмазів є компанії із США, Японії та Росії. А на підприємствах Піднебесної щороку клепають мільярди карат діамантів, але дуже низької якості для технічних потреб.

Назва штучних діамантів

Запам'ятайте: штучний діамант називається... Так він і називається: штучний або синтетичний діамант або алмаз. Можуть існувати деякі торгові назви, але алмаз залишається таким за визначенням.

Штучно вирощений діамант має такі самі характеристики, як і природний прототип: він складається з чистого вуглецю, настільки ж безкомпромісно твердий, прозорий, практично несприйнятливий до агресивних хімікатів і таке інше. Понад те, він позбавлений вад, властивих природному побратиму (тріщин, плям та інших дефектів).

Штучний діамант – не імітація та не підробка, а мінерал штучного походження. Відрізнити його від природного алмазу не зможе навіть ювелір, який не має обладнання для спектрографії, а що говорити про простого обивателя?

Штучні діаманти можуть проходити сертифікацію, але вони оцінюються окремо від природних побратимів.Зокрема, російський 10-каратний діамант був сертифікований Міжнародним гемологічним інститутом (IGI) у Гонконгу.

Обивателі, а найчастіше – і продавці деяких ювелірних магазинів, найчастіше називають штучними діамантами всілякі імітації. Але між поняттями «синтетичний алмаз» та «імітація» лежить прірва!

Фіаніт

У хімічному плані фіаніт – це кубічний цирконій. Фіаніт є розробкою радянських учених, які намагалися отримати камінь, подібний до алмазу за оптичними властивостями, але куди менш дорогий.

Це у них вийшло, і тепер фіаніти використовуються як у виробництві оптичного обладнання, так і для виготовлення бюджетних ювелірних виробів. Зовні вони схожі на алмази, але не мають таку гру кольору, набагато м'якше і з часом можуть помутніти. Проте коштують дуже недорого!

Муасаніт

Перед вами найякісніший і найдорожчий замінник алмазу на сучасному ринку. Але тут спостерігається змішання понять. Муасаніт – мінерал природного (швидше за все, космічного) походження. Кристали його вкрай невеликі та в ювелірній промисловості не використовуються.

Зате штучний аналог муасаніту карборунд поширений набагато ширше. Саме він використовується як вставки в прикраси. Карборунд наближається за твердістю до алмазу (9,5 за шкалою Моосу) і значно випереджає його наскільки можна витримувати нагрівання. Він блищить навіть яскравіше, ніж діамант!

Лейкосапфір

Лейкосапфір – безбарвний корунд, що часто називають білим сапфіром. Білі сапфіри коштують значно дешевше за своїх синіх побратимів і часто виступають у ролі «діамантів» в прикрасах середнього цінового сегменту.Вони практично не каламутніють, виявляють видатну твердість і прозорість – словом, дуже якісна та недешева імітація.

Синтез корунду набагато простіше та дешевше, ніж отримання штучного походження, тому ювеліри часто працюють саме з лейкосапфірами штучного походження.

Корунди – славне сімейство, що включає як сапфіри, а й рубіни. Ці камені практично ідентичні за властивостями та хімічним складом, за винятком добавок, що визначають колір.

Рутіл

Рутил - один із найдешевших і низькоякісних аналогів діаманта. У хімічному плані – це оксид титану, у фізичному – природний каламутний кристал бурого кольору. Для ювелірних цілей він малопридатний.

Однак у середині минулого століття рутил навчилися робити штучно, причому надаючи йому зовнішнього вигляду діаманта. На той момент це було проривом у ювелірній промисловості, і прикраси з «титанією» чи «райдужним каменем» заполонили прилавки магазинів. Але штучний рутил досить м'який і схильний до помутніння.

Стрази

До цієї групи входять різноманітні імітації діамантів, створені на основі скла. Звичайну скельцю складно переплутати з благородним каменем, але ювеліру Георгу Страсу вдалося наблизитися до ідеалу хоча б візуально. Він розробив технологію нанесення металевої пудри на поверхню скла, що дозволило отримати ефектний «діамантовий» блиск.

Ціна страз коливається в найширших межах: від копійчаної для дрібничок китайського виробництва до дуже кусачів для знаменитих кристалів Сваровскі.Однак найякісніший страз навіть близько не стоїть до діаманта, а дряпається він як звичайне скло.

Стрази Swarovski мають унікальний склад, тому так високо цінуються у світі.

З чого роблять штучні діаманти

На даний момент відомо кілька технологій виробництва штучних діамантів. Однак одні дуже складні та дорогі, інші не дозволяють отримати алмази високої якості.

Найчастіше діаманти роблять із алмазів, отриманих за такими технологіями:

• HPHT Технологія HPHT (високий тиск, висока температура) є класичною і найширше використовується в виробництві - графітові заготовки поміщають в прес і впливають на них каталізаторами і найвищою температурою.



• CVD. У ході хімічного процесу відбувається осадження вуглецю з газової суміші, причому високий тиск не використовується, що здешевлює процес. Таким чином вдається отримувати алмазні плівки досить великої площі.



• Мікровибух. В ході спрямованих мікровибухів вуглецевої вибухівки отримують алмазний пил, який згодом охолоджують і очищають від графіту в азотній кислоті.



• Вплив ультразвуку. Досить перспективна та недорога технологія, що не потребує особливих умов.На суспензію графіту впливають ультразвуковою кавітацією, в результаті отримуючи кристали алмазу. Теоретичні викладки ідеальні, виробництво обіцяє бути досить недорогим, але біда: поки що алмази, отримані таким чином, не відрізняються високою якістю, а вартість процесу наближається до золотого стандарту, технології HPHT.

Технологія HPHT вважалася вичерпаною себе, доки не сталося диво. Той найбільший пітерський алмаз зроблено саме за HPHT. Отже, є всі шанси на те, що випробувана часом технологія вийде на новий рівень.

Штучно синтезують не лише традиційні безбарвні алмази, а й їхніх пофарбованих побратимів. Додавання азоту дарує алмазу лимонну жовтизну, бір – пронизливий блакитний колір, опромінення здатне забарвити його у зелений чи червоний колір.

Де застосовують синтетичні алмази?

Як говорилося вище, штучний діамант відрізняється від цього лише походженням: з усіх інших точок зору ці мінерали ідентичні. А це означає, що сфера застосування штучних алмазів така сама, як у природного каменю.

Переважна більшість штучних алмазів виготовляється цілеспрямовано для технічних потреб. Вони використовуються при виробництві різального інструменту та абразивів, електроніки та оптичних приладів, медичного обладнання та бурових установок.

Кращі екземпляри, що відрізняються чистотою і досить великими розмірами, перетворюються на діаманти та прикрашають кільця, браслети, кулони, сережки, брошки та іншу ювелірку.

Ціна штучних алмазів

Всупереч поширеній помилці, ціна синтетичного алмазу не така вже й мала (якщо говорити про мінерали ювелірної якості).На сьогоднішній день ринкова ціна синтетичного діаманта навряд чи менша, ніж вартість природного аналога з відповідними характеристиками.

Наприклад, у США традиційні заручні кільця з однокаратними штучними діамантами дешевше за аналогічні з природним камінням всього на третину. І їх розкуповують!

Наука не стоїть на місці, освічена публіка все більше схиляється у бік синтетичних діамантів – нехай живе тренд на екологічність! Тож незабаром очікується вдосконалення технологій та отримання штучних діамантів чудової якості за нижчими цінами.

Однак навряд чи від цього подешевшає царське природне каміння, так що алмазодобувачі можуть не хвилюватися: попит на натуральні діаманти не обнулиться ніколи!