當(dāng)前位置:首頁 > 芯聞號 > 充電吧
[導(dǎo)讀]眩目的外表和堅硬的內(nèi)心似乎使得鉆石一開始就與“昂貴”一詞相聯(lián)系。早在公元前四世紀(jì),印度就開始交易鉆石。在當(dāng)時,鉆石被當(dāng)作寶石或者護身符,而有限的鉆石產(chǎn)量僅僅能夠滿足印度富裕階層這一有限市場。到了194

眩目的外表和堅硬的內(nèi)心似乎使得鉆石一開始就與“昂貴”一詞相聯(lián)系。早在公元前四世紀(jì),印度就開始交易鉆石。在當(dāng)時,鉆石被當(dāng)作寶石或者護身符,而有限的鉆石產(chǎn)量僅僅能夠滿足印度富裕階層這一有限市場。到了1947年,戴比爾斯創(chuàng)作出經(jīng)典廣告語“鉆石恒久遠(yuǎn),一顆永留傳”,鉆石成為永恒承諾的象征,走向國際市場。

A:“鉆石沒什么別的缺點,就是太貴了”

B:“貴難道不是你的缺點嗎?”

C:“試著撕開鉆石華麗的營銷包裝,你會發(fā)現(xiàn)貴可不是它唯一的缺點!”

再怎么堅硬還不是個“怕光族”

金剛石俗稱“金剛鉆”,也就是鉆石的原身,它是自然界中天然存在的最堅硬的物質(zhì)。由于硬度最高,鉆石加工必須使用與自身硬度相同的鉆石粉相互摩擦切削才行。

奇特的是如果在陽光下用放大鏡觀察鉆石,鉆石可能會慢慢消失不見(熱力學(xué)上碳在空氣中會氧化;動力學(xué)上碳在聚光的高溫下會加快反應(yīng)速度)。這是因為當(dāng)陽光聚焦在鉆石上的一點,溫度達(dá)到鉆石的燃點時,鉆石燃燒變成了二氧化碳?xì)怏w。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)鉆石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850~1000℃,也就是說,鉆石不僅怕光,還怕熱……所以,千萬不要讓你的鉆石接近高溫,更不要好奇心太重,用大明火考驗它。

鉆石雖然堅硬,但是它還怕撞擊?沒錯,鉆石本身很堅硬,但往往越是堅硬的物質(zhì)越是脆弱,韌性越差。鉆石雖然能切割任何東西,不怕磨損,但是卻害怕撞擊,所以請不要帶著“嬌貴”的鉆石做劇烈的活動,比如:與石頭、陶瓷等硬物碰撞或摔向大理石地面。

鉆石和碳竟然是“雙胞胎”

和其他被人們熟知的寶石一樣,鉆石也是普通的化學(xué)物質(zhì)。就如同藍(lán)寶石是三氧化二鋁、翡翠是二氧化硅、莫桑石是碳化硅,鉆石也不過是碳(C)的同素異形體。

如同H2O在不同條件下呈現(xiàn)不同的形態(tài)—;—;液體水、固態(tài)冰和氣態(tài)水蒸氣,C元素在不同的溫度和壓力下具有不同的形態(tài)表現(xiàn):在常溫常壓下就是我們常見的黑色碳或石墨,在高溫高壓下則變成閃亮奪目的鉆石,而在一定條件下,它也可能是液態(tài)或者氣態(tài)C。


不同溫度和壓力條件下水的形態(tài)和碳的形態(tài)

鉆石和石墨是同一化學(xué)元素C的同素異形體,只是原子結(jié)構(gòu)不同,鉆石為穩(wěn)定的四面體結(jié)構(gòu),而石墨為層狀結(jié)構(gòu),兩層之間可以任意滑動。不同的原子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩者完全不同的物理化學(xué)性質(zhì):鉆石是地球上硬度最高的物質(zhì),其硬度被定義為莫氏硬度10;石墨為地球上最軟的物質(zhì),其莫式硬度為1。這就好比小時候喝的加糖精的水,一點點會非常甜,而量再多一點的話就變得非常的苦,在兩個極端間轉(zhuǎn)化。


鉆石和石墨的原子結(jié)構(gòu)圖

既然鉆石和石墨都是C元素的同素異性體,那有沒有什么辦法可以讓他們變成同樣的結(jié)構(gòu)呢?

答案是“有”。

就像水可以變成冰一樣,無非就是讓C原子重新排列一下。根據(jù)C的相圖我們可以得到只要溫度和壓力控制在一定條件下,例如我們將壓力控制在4.5~6.0GPa,溫度在1100℃~1500℃,石墨就會變成鉆石。

在觸媒即催化劑的作用下,石墨轉(zhuǎn)化為鉆石的化學(xué)反應(yīng)的速率加快,所需的溫度和壓力條件也會降低?;瘜W(xué)反應(yīng)就像是要穿越一片山區(qū),原本需要先爬到山頂再下山才能通過,但加入了觸媒之后,便如同打通了山底隧道,使反應(yīng)更容易進行。目前最常見的觸媒為金屬觸媒,主要有純鐵、純銅和純鎂;合金觸媒有鎳基觸媒(如鎳錳、鎳錳銅、鎳鈷錳等)和鐵基觸媒(如鐵鎳、鐵鈷、鐵錳、鐵鎳鈷、鐵鈷錳鎳等;除此之外還有非金屬觸媒和超臨界流體觸媒等等[1]。

稻草也能變“黃金”

鉆石主要分布在火山口,天然鉆石源自地表下超過160公里的地方,地球內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境給了它形成的條件,3~4億年前的火山爆發(fā),把它們推到了地球表面,而那時連恐龍都還沒有出現(xiàn)。但由于火山口的鉆石仍然十分稀少,鉆石的價格異常昂貴。然而隨著對鉆石的追求和熱愛持續(xù)增加,充滿智慧的人類終究找到了簡單的方法制造人工合成鉆石。由于稻草燃燒后主要成分為碳,和鉆石成分相同,人們調(diào)侃曰:稻草可變“黃金”。

目前人工合成鉆石的方法主要有:化學(xué)氣相沉積CVD法(Chemical Vapor Deposit)和高溫高壓HPHT法(High Pressure High Temperature)[2]。前者是化學(xué)氣相沉積法沉積鉆石,后者是通過高溫高壓的方式合成鉆石;CVD以生產(chǎn)大顆粒鉆石為主,HPHT主要生產(chǎn)小碎鉆。

CVD法:以低分子碳?xì)浠衔铮–H4、C2H2、C6H6等)為原料所產(chǎn)生的氣體與氫氣混合(有的還加入氧氣),在一定的條件下使碳?xì)浠衔镫x解。在等離子態(tài)時,氫離子相互結(jié)合成的氫氣被抽真空設(shè)備抽走,剩下的碳離子帶正電荷。在鉆石或非鉆石(Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等)的襯底上通負(fù)電,在電場的引導(dǎo)下,帶正電荷的碳離子就會向通負(fù)電的襯底移動,最后沉淀在襯底上,并按照鉆石晶格生長規(guī)律在襯底上生長出鉆石。其中以鉆石為襯底生長鉆石的CVD方法也叫做外延生長法,它按照鉆石籽晶的晶面參數(shù)不斷地堆積生長,故生長單晶鉆石必須用CVD外延生長法。

目前通過CVD法合成的鉆石品質(zhì)與天然鉆石幾無二致,肉眼難辨,僅僅可以通過觀察其在短波紫外線下的磷光表現(xiàn),與天然鉆石區(qū)分進行簡單的初步篩選。

HPHT法:模擬地殼底下的高溫高壓環(huán)境,在高溫高壓下,將石墨融到融化了的金屬觸媒里面。將石墨與液態(tài)金屬施壓到一定的壓力和提升到一定的溫度,例如:5.5萬個大氣壓力,1400℃~2500℃,所有的石墨都會溶解到熔融了的金屬觸媒中,并轉(zhuǎn)變?yōu)楦烊汇@石成分與結(jié)構(gòu)幾乎一模一樣的鉆石。

就是一些專業(yè)的鑒定實驗室也無法分辨HPHT鉆石與天然鉆石間的差別。最簡單的方式是消費者在購買鉆石時一定要索取世界權(quán)威證書,IGI鑒定證書都會在證書上和鉆石腰部注明該鉆石顏色經(jīng)過HPHT處理,所以消費者在閱讀證書時要留意該字樣。


CVD法合成鉆石設(shè)備和生長示意圖

人工合成鉆石已成主流?

中國的人工合成鉆石自20世紀(jì)90年代開始蓬勃發(fā)展,進入 21世紀(jì)以來,在世界合成鉆石領(lǐng)域占據(jù)了優(yōu)勢地位,2016年產(chǎn)量已接近200億克拉:同年國內(nèi)登記結(jié)婚的新人共有1133萬對,如果將這一年國內(nèi)產(chǎn)出的合成鉆石平均分配,每對新人能分到1800克拉。

中國目前合成鉆石的售價大約為天然鉆石的50%~70%,隨著技術(shù)的進步和規(guī)模化生產(chǎn)帶來的邊際成本遞減,未來合成鉆石的成本甚至有可能降到天然鉆石的10%~30%。根據(jù)摩根士丹利的調(diào)研報告,到2020年,小顆粒合成鉆石的市場售價將達(dá)到同級別天然鉆石的50%,而大顆粒合成鉆石的售價有可能降到同級別天然鉆石的30%。摩根士丹利還預(yù)測,雖然目前合成鉆石的銷售額在全球市場中僅占1%,但隨著工藝質(zhì)量和鉆石尺寸的快速提升,合成鉆石可能會在2020年占據(jù)寶石市場15%左右的份額。

脫去忠貞不渝的象征外衣,未來的鉆石可能只不過是一枚平平無奇的小石頭罷了。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉