Kunstlikud teemandid: kuidas need välja näevad, kuidas neid saadakse ja kus neid kasutatakse?

Teemante eristab ainulaadne konstruktsiooni tihedus, mis võimaldab kivil taluda suuri koormusi ja kõrgeid temperatuure. Seda omadust kasutatakse kosmosekatsetes ja -arendustes, meditsiiniseadmete ja täppiskellade tootmisel ning tuumatööstuses. Pärast lõikamist muutub kaunis mineraal teemandiks, mida juveliirid kõrgelt hindavad. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad seda luua kunstlikes tingimustes, vähendades hinda ilma kvaliteeti kaotamata.

Kunstlikke teemante on toodetud aktiivseks kasutamiseks tööstuslikus mastaabis alates 1993. aastast. Nende kvaliteet oli nii kõrge, et juveliirid pidid kivide ehtsuse kindlakstegemiseks tegema spetsiaalseid katseid. Tavatarbija jaoks ei olnud erinevus sugugi ilmne, nii et paljud ettevõtted hakkasid luksuslike ehete loomisel kasutama kristalle.

Kaasaegsetes laborites kasvatatakse seda sünteetilist kivi mitut tüüpi: tserussiite, fabuliite, kivisid, ferroelektrikuid, moissaniite. Kõige ilusamaks ja puhtamaks peetakse tsirkooniumdioksiidi kuubikut, mida nimetatakse "kuuptsirkooniumiks". Seda kasutatakse paljudes tööstusvaldkondades, see täiendab moemajade Thomas Sabo ja Pandora kollektsioone.

Kunstlikult kasvatatud teemantide peamised omadused:

• madal hind võrreldes looduslike kividega (hind on 10-15 korda väiksem);
• lõikamise lihtsus;
• kõvadust mõjutavate varjatud defektide puudumine (õhumullid, praod);
• ehtsa teemandi täielik imitatsioon pärast lõikamist.

Kaunite kivide armastajate seas jagunesid arvamused ka ebaloomuliku kivi omaduste kohta. Mõned neist usuvad, et ainult tõeline teemant suudab eemale peletada kurjad vaimud, kaitsta selle omanikku kahjustuste ja kurja silma eest ning aidata teda äriasjades.

Viimastel aastatel on kunstlikult loodud kive välja töötanud tuntud kaubamärgid Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops ja LifeGem. Seda äri USA-s peetakse kõige tulusamaks ja paljutõotavamaks, kuna keskkonnakahju on minimaalne. Lisaks tõestavad paljud geoloogilised katsed, et teemantide tekkeperiood looduses on möödas. Seetõttu jääb uute maardlate arendamine peagi minevikku.

Päris teemandid on olnud populaarsed juba mitu sajandit. Kallid teemandid kaunistasid kuninglikke rõivaid ja kroone, olid päritud ja arvati paljude riikide riigikassa kullavarudesse. Ka praegu on lõigatud mineraalid parim investeering, mille väärtus iga aastaga ainult tõuseb.

Esimese kunstliku teemandi said 1950. aastal Rootsi teadlased ASEA laboris. Pärast uuringuid kordas nende kogemusi 1956. aastal Ameerika firma General Electric, täiustades tehnoloogiat. Mitme aastakümne jooksul on ilmunud uued meetodid ja arengud, mis on võimaldanud muuta sünteetilise mineraali tooni, kuju ja suurust. 1967. aastal saadi patent ehtekivide kasvatamiseks.

Nende tootmise ajalugu Nõukogude Liidus algab esimese kiviga, mis sünteesiti Füüsika ja Kõrgsurve Instituudis eelmise sajandi 50ndate lõpus. Kuid aktiivset tööd selles suunas teeb teadlane O. I. Leipunsky, kes avaldas 1946. aastal palju teaduslikke töid ja arvutusi.

Tõeline läbimurre toimus eelmise sajandi 60ndate alguses, kui Moskva kõrgsurvelaboratooriumi noored teadlased lõid spetsiaalse pressi. Tema abiga oli võimalik luua raskeveokite kivide laiaulatuslik tootmine: maht ulatus tuhande karaadini päevas. Kõik toodetud tööstuslikud teemandid kasutati raketi- ja masinaehituse vajadusteks, eksporditi, tuues miljardeid kasumeid.

Viimastel aastatel on Venemaal uusi tehnoloogiaid välja töötanud erajuveelimajad ja teaduslaborid.

Juhtivate keemiaettevõtete laborites kasvatatud kunstlikke teemante on läbipaistvuse ja sära poolest raske eristada päriskivist. Kuid kõik teadaolevad meetodid nõuavad suuri investeeringuid ja on töömahukad.

HPHT või kõrgsurve, kõrge temperatuur on kõige levinum tehnoloogia. Teadlased panid sünteetilise kuupmeetrilise tsirkooniumoksiidi aluseks tõelised 0,5 mm suurused kivid. Spetsiaalses kambris, mis oma tööpõhimõtte järgi meenutab autoklaavi, luuakse kombinatsioon vähemalt 1400 °C temperatuurist ja rõhust 55 000 atmosfääri. Looduslikule alusele on kantud erinevad keemilised ühendid, grafiidikihid.

Pärast 10-päevast sellist kokkupuudet tekivad tugevad sigma sidemed, aluse ümber olevad vuugid moodustuvad kõvaks ja läbipaistvaks kiviks.

See tehnoloogia on kunstlike mineraalide kasvatamisel üks esimesi. Seda kasutatakse laialdaselt, kui on vaja luua eriti tugev ja terav teemantkate, luua kvaliteetseid teemante. Kõik komponendid ja teemantsubstraat asetatakse spetsiaalsetesse kambritesse, mis tekitavad vaakumi. Pärast metaaniga täitmist algab kokkupuude mikrolaineahju tööst hästi tuntud mikrolainekiirgusega. Kõrgetel temperatuuridel hakkavad süsiniku keemilised ühendid sulama ja ühinema alusega.

CVD-tehnoloogia toodab kvaliteetseid teemante, mis ei jää omadustelt alla päris teemante. Nende baasil töötatakse välja tehnoloogia kulumiskindlate arvutiplaatide, dielektrikute ja üliõhukeste skalpellide asendamiseks oftalmoloogias.

Üks viimaseid arenguid on plahvatusohtliku sünteesi meetod. See põhineb keemilise segu järsu kuumutamise kombinatsioonil plahvatuse abil ja sellele järgneval saadud mineraali külmutamisel. Tulemuseks on looduslike omadustega sünteetiline teemant, mis on toodetud kristallilisest süsinikust. Kuid kõrge hind sunnib keemikuid otsima uusi võimalusi kivimassi sünteesiks.

Kõigist teemantidest moodustavad sünteetilised kivid vaid 10% turust. Naiste ehete valmistamiseks kasutatakse odavaid kuupmeetrilisi tsirkooniumoksiidkristalle. Kuulsad moemajad kaunistavad nendega õhtukleite, käekotte ja kingi, kasutage neid eksklusiivses dekooris.

Üle 90% tehistest teemantidest kasutatakse tööstuses. Peamised juhised:

• ülitäpsed lihvimismasinad, tööriistad kõvade materjalide lõikamiseks;
• mikroelektroonika ja arvutite tootmine;
• kaitsetööstus;
• robootika;
• ainulaadsed laserid silmaoperatsioonide jaoks;
• masinaehitus;
• uued tööpingid metallurgias;
• raketiteadus.

Hiljutised edusammud hõlmavad sünteetilise teemandi kasutamist kunstläätsede valmistamiseks. Siirdamisoperatsioonid on näidanud, et lõike puhtus ja kergus muudavad implantaadi patsiendile ideaalseks.

Tööstus toodab sünteetilist teemanti, mis on niivõrd sarnane loodusliku kristalliga, et selle tuvastamiseks on vaja mitmeid laborikatseid. Vaatame kõige levinumaid erinevusi.

• Kõigil kunstlikult kasvatatud teemantidel on spetsiaalne tempel. See annab toote tootnud ettevõtte või labori nime.

• Kontrollimiseks on parem kasutada mitte suurendusklaasi, vaid võimsat mikroskoopi. Töökodades tuvastatakse defektid ultraviolettkiirte all läbipaistva spektrograafi abil.

• Päris teemandid ei reageeri elektromagnetväljadele. Seda omadust saab kasutada katsemeetodina: sünteetilist kivi tõmbab tugev magnet.

• Kui teemant on vaja kodus tuvastada, asetatakse see valgele paksule paberile. Lähemal uurimisel tulevad nähtavale kasvutsoonid, mis tekivad süsinikukihi tekkimisel kõrgsurve all.

• Looduslikud kivid on loodud väikseimatest monokristallidest, seetõttu on neil ühtlane struktuur. Mikroskoobi all üksikasjalikult uurides tunduvad mittelooduslikud tooted koosnevat paljudest mikroskoopilistest kristallidest.

Vaid 10-15 sekundiga võimaldavad need eristada sünteetikat looduskivist 95-98% täpsusega, annavad maksimaalset teavet kristalli kvaliteedi ja struktuuri kohta.

Sünteetiliste teemantide tootmist kirjeldatakse järgmises videos.