Всем известно применение алмаза в ювелирном деле для создания драгоценностей. Но этим его использование не ограничивается. Сегодня, он незаменим в промышленности, в медицине, в астрономии, в ядерной физике. И это лишь общее представление о том, какие возможности мы получили с обнаружением этого минерала.
Индийская тайна: методика обработки самых твердых минералов
Для создания бриллианта, алмаз подвергают обработке – огранке. Но, привычные драгоценные камни получаются только после обработки чем-то не менее твердым. Специалисты долго шлифуют и полируют полученные образцы, прежде чем вставить их в украшения.
Техника огранки была открыта в Индии одним из ювелиров. Потерев один алмаз о другой, он заметил, что камни начинают блестеть и менять форму. Длительное время технология держалась в тайне и Индия была единственным экспортером бриллиантов.
В Европе технология огранки стала известна только в 1465 году, благодаря Людвигу Беркему. Он создал алмаз в форме розы, но сегодня такая методика почти не используется. Зато современные мастера научились распиливать драгоценный камень, чтобы ускорить работу.
Алмазы: история, добыча, применение
Для резки применяют специальную эмульсию, в состав которой входит алмазная пыль. Ранее, бриллианты резали кусками стальной проволоки, что отнимало много времени.
Источник фото: in-diamond.com
Сверление и резка: принцип работы и преимущества
Большая часть приспособлений из алмаза используется для обработки твердых материалов в промышленных целях. Заготовки делятся на две группы. Первая – это сфера бурения, а вторая – резка.
У минерала высокая износостойкость и прочность. Покрытие инструментов алмазной крошкой повышает их срок службы и увеличивает производительность. Камни применяются для изготовления многих инструментов:
· ножниц по металлу;
А благодаря нанесению алмазной крошки на инструменты, повышается точность их работы. Также, увеличивается скорость рабочего процесса. Техника меньше шумит, а рабочим требуется меньше усилий для выполнения задач.
Благодаря алмазным сверлам и бурам можно сделать максимально точное отверстие, не боясь трещин и сколов. Это актуально при прокладке систем водоснабжения, канализации, интернет-кабеля. Незаменимо при взятии проб с монолитных бетонных конструкций.
Источник фото: scinexx.de
Альтернативные области использования
Люди постоянно совершенствуют созданные технологии и развивают области применения старых компонентов. Ранее, алмазы использовались только в ювелирном производстве и для изготовления инструментов. Сегодня, их востребованность намного выше.
Алмазы используют в электронике и телекоммуникациях, чтобы разные частоты могли передаваться по одному кабелю. Благодаря свойствам минерала, оптоволокну не страшны температурные перепады и скачки напряжения.
Широко применяется алмаз в химии и физике, как защитный механизм. Так, при создании оптических линз, минерал защищает их от разрушений плавиковой кислотой. Это позволяет добиться новых высот в исследовании космоса, планеты, квантовой физике и усовершенствовать лазерные технологии.
Источник фото: ruwimgt.pw
Медицинская сфера использования
Благодаря вышеописанным качествам, алмаз стал незаменимым материалом в медицинской сфере. Хотя это сравнительно новая область его применения (в отличие от промышленности), уже сейчас понятно, что за ним будущее.
Пока основная сфера применения алмазного порошка в медицине – создание качественного инструмента. Скальпель со специальным покрытием используется в хирургии, делая разрезы более точными. Он незаменим при сложных операциях. Например, на спинном или головном мозге.
Помимо скальпеля, алмаз используется для создания ножниц и зажимов. Материал применяется при изготовлении стоматологического оборудования. В стадии разработки находится проект медицинского лазера, где минерал выступит в качестве проводника.
Интересно, что начиная с 1953 года, около 97% технологических алмазов, заменили искусственные кристаллы. Узнать о них больше вы можете, прочитав статью «Об искусственных алмазах и бриллиантах».
Источник фото: Aliexpress.com
Нетрадиционные области использования кристаллов
Недавно, появилась такая деятельность, как литотерапия – использование камней для лечения. По их данным, алмаз может применяться для лечения психических расстройств. Например, нервных срывов или депрессий. Камушки помогают избавиться от вредных привычек: курения, алкоголизма и т. д.
Адепты говорят, что алмаз способствует нормализации сердечной деятельности. Помогает справиться с болезнями суставов. Оказывает положительное действие на иммунную систему, что способствует снятию воспаления и жара. Рекомендуется для тех, кто страдает от болезни почек. Также считается, что алмаз размельчает камни и выводит токсины.
Альтернативная медицина всегда имела место в нашем обществе. Ранее, ее называли колдовством и врачеванием. Сегодня, модным словом – эзотерика. Подробнее о том, какое влияние алмазы оказывают на людей, вы можете узнать из статьи «Бриллиант: свойства камня и кому он подходит».
Источник: dzen.ru
Применение алмаза: как люди используют драгоценный камень
При слове «алмаз» бо́льшая часть из нас представляет высокопрочный прозрачный минерал или ювелирные изделия с бриллиантами, блеск и игру света которых не спутаешь ни с одним известным камнем. Но неужели этим и ограничивается область применения минерала? Что делают из алмазов еще?
Где используется алмаз
Оказывается, сфера применения минерала огромна. Алмазы обрабатывают, получая не только камни разной формы и размера, но и крошку и алмазную пыль. Практически нет области промышленного производства, науки, в которых исключалось бы применение алмаза. Подробно рассмотреть все аспекты использования минерала невозможно, но составить общую картину и понять, для каких целей применяется алмаз, — вполне реально.
Медицина
Основное целевое направление — производство высокоточного хирургического оборудования с алмазным напылением. Тонкие и острые полостные надрезы позволяют хирургам максимально эффективно проводить сложнейшие операции в области сердца и других жизненно важных органов. Хирургический инструмент имеет хорошую износостойкость и практически не тупится.
Алмаз является хорошим проводником, и это свойство позволяет применить минерал в составе медицинского лазера. Тончайшее алмазное напыление дает возможность использовать указанное оборудование в разных направлениях медицины.
Применение алмазной дермабразии в косметологии позволяет провести шлифовку лица. Алмазная корректировка деликатно удаляет ороговевший слой кожи, устраняет пигментные пятна, акне. Затем полировка доводит эпидермис практически до идеального состояния. Процедура настолько нежна и деликатна, что позволяет работать с кожей вокруг глаз и губ.
Каким образом человеком используется алмаз в инновационных технологиях современной медицины? Разработки ученых из Санкт-Петербурга открыли новую страницу медицинской алмазной диагностики. Синтетические ультрадисперсные алмазы (УДА) находят применение в новейших тест-системах для диагностики инфекционных заболеваний.
Маркеры-антигены закрепляются на специальных наноносителях, к числу которых и относится УДА. Например, на стекле смешивается УДА, сыворотка крови больного и антиген-возбудитель сифилиса, через 15 минут четко видны последствия реакции агглютинации. Чувствительность методики достигает 95%, а специфичность — 100%.
Американские специалисты используют синтетические наноалмазы в стоматологии для защиты корневых каналов после удаления нерва и пульпы. Скорость выздоровления пациентов в данном случае существенно возрастает.
С получением новых структур на основе алмазов наблюдается расширение границ использования минерала в медицине.
Промышленность
Применение алмазов в промышленности достаточно многогранно. И в этом большую роль сыграли их особенные свойства: твердость, теплопроводность и др.
Приборостроение и промышленное оборудование
При создании особо сложных деталей для любого оборудования, используются фрезеровочные, токарные и другие станки. Ножи по металлу, фрезы, шлифовальное оборудование также выпускаются с алмазным напылением. Длительный срок службы и высокая точность выполненной работы — главная особенность насадок и блоков с алмазным напылением.
До недавнего времени буровые коронки и долото выполнялись только с применением алмаза. Сейчас они вытеснены другими, более дешевыми материалами или синтетическими монокристаллами.
Высокая твердость алмаза обуславливает его использование в соплах станков гидроабразивной резки и фильерах для производства полимерных волокон.
Алмазные наковальни позволяют исследовать поведение различных соединений при высоких давлениях (до 100 ГПа).
Алмаз применяется в самолетостроении, космической промышленности для создания сверхпрочных покрытий воздушных и космических кораблей, способных выдерживать высокие температуры и нагрузки.
Электроника и оптика
Применение алмазов в промышленности тесно связано с такими направлениями, как оптика и электроника. Это алмазные транзисторы, детекторы ионизирующих излучений на алмазе, матричные УФ-фотоприемники, поликристаллические алмазные пленки. Сложное узкоспециальное оборудование помогает человеку в различных направлениях жизнедеятельности.
Строительные и отделочные работы
Кто хотя бы раз занимался ремонтом или строительством, знает, что просверлить отверстие в бетоне или разрезать керамогранит обычными инструментами проблематично. Это долгий, монотонный труд, с большой затратой физических сил и с не всегда хорошим результатом.
Но, как только в дело вступают так называемые алмазные сверла и диски, работа выполняется в считаные минуты. Отверстия получаются аккуратные, нужной глубины и размера, а срез — ровным, без сколов. И неважно, где выполняются работы: в рамках квартиры или огромного строящегося здания, алмазное напыление в шлифовальных инструментах — гарантия высокого качества выполненных работ. Минералу под силу работа с любыми материалами: бетон, гранит, мрамор и др.
Ювелирное дело
Всем известно, что при огранке можно сделать из алмаза бриллиант — неповторимый по красоте и игре света камень. Крупные бриллианты используются для украшения тиар или диадем царственных особ.
В тройку алмазов-лидеров по размерам входят:
- Куллинан (Южная Африка) — 3106, 75 карат;
- Sewelo (Ботсвана) — 1758 карат;
- Lesedi la Rona (Ботсвана) — 1109 карат.
Дальнейшая судьба этих подарков природы довольно стандартна: их раскалывают на более мелкие части и выполняют огранку, получая бриллианты. Высокое значение показателя преломления и дисперсии обуславливают игру граней всеми цветами радуги. Также следует знать, что поверхность бриллиантов не царапается и сохраняет характерный блеск.
Крупные бриллианты в виде отдельного камня или в составе украшения — хорошее финансовое вложение и гордость любого коллекционера:
- Золотой скарабей — золотисто-желтого цвета, весом 545 карат, принадлежит королю Таиланда. Огранка камня длилась 2 года.
- Розовая звезда — самый дорогой бриллиант, весом 59,9 карат, был продан неизвестному покупателю на аукционе за 71,2 млн долларов.
- Самый чистый российский бриллиант был получен из якутского алмаза и имеет вес 51,38 карат.
Алмаз применяется для создания эксклюзивных ювелирных украшений. Красота в каждой детали, сочетание с другими драгоценными камнями и баснословная стоимость — особенности, присущие неповторимому камню.
Самые дорогие ювелирные украшения с бриллиантами:
- Кольцо с голубым (9 карат) и двумя белыми бриллиантами в белом золоте от Chopard стоимостью 16,26 млн долларов.
- Кулон «Сердце океана» с голубым бриллиантом в 15 карат, — точная имитация колье из фильма «Титаник». Правда, и стоимость изделия также «титаническая» — 20 млн долларов.
- Бикини из бриллиантов общим весом в 150 карат и стоимостью 30 млн долларов. Эксклюзивный купальник, предназначенный явно не для отдыха на пляже.
Химическая и физическая отрасли
Не менее важно значение алмаза и в этих сферах. Создание новых перспективных материалов, например, ультрадисперсионного алмаза, позволило использовать его в качестве углеродного носителя при электролизе.
Алмаз является хорошим полупроводником, а высокая светочувствительность позволяет использовать минерал в оптических приборах.
Учеными-химиками разработаны технологии, позволяющие использовать синтетические алмазы в качестве гальванического покрытия на основе серебра, золота, хрома и т. п. Наноалмазы также применяются для создания полимерных композитов и твердых смазок.
Минералы, наряду с синтетическими рубинами и сапфирами, используются в составе часовых камней в кварцевых часах для повышения износостойкости и долговечности.
Основные свойства алмаза
Алмаз — это твердая аллотропная модификация углерода, которая имеет:
- самую высокую твердость по шкале Мооса (10 из 10);
- высокую теплопроводность — 900-2300 Вт/м К;
- низкий коэффициент трения — 0,1;
- высокий модуль упругости и низкий коэффициент сжатия;
- температуру плавления 3700-4000 °С.
Наличие люминесценции позволяет минералу светиться различными цветами на солнце, что особенно заметно при огранке в бриллиант.
Большинство природных алмазов бесцветны или имеют желтый окрас, но встречаются минералы розовой, голубой и коричневой окраски.
Синтетические алмазы
В последние годы особую значимость и распространенность приобретают искусственные (СVD или HPHT) алмазы. Хотя термин «синтетические» в данном случае не вполне корректен. Физические свойства алмаза, как и структура, соответствуют натуральному аналогу, однако он выращен искусственно, хоть и не содержит инородных синтетических материалов. В промышленности до 97% (от общей массы используемых алмазов) приходится на искусственные кристаллы.
Попытки создания кристаллов были предприняты еще в XIX веке, но лишь в 1953 г. была сконструирована специальная установка и получены первые кристаллы.
Чем режут алмаз
Если для разрезания других твердых материалов используются инструменты с алмазным напылением, то как и чем можно разрезать сам алмаз?
Алмазы режут с их же помощью. Для этой цели применяется тончайшая дисковая пила с алмазным напылением. Процесс протекает по направлению меньшей твердости в течение нескольких часов. Скорость резки минимальна.
С появлением инновационных технологий все шире используется лазерная резка.
Алмаз, как и бриллиант на его основе, не только красивый, но и особый по свойствам минерал. Поэтому ювелирное направление — лишь небольшая функциональная составляющая его возможностей. Медицина, электроника, приборостроение и т. д. активно расширяют границы применения этого материала.
Современные технологии выращивания кристаллов и создание искусственных наноматериалов позволяют существенно раздвинуть область использования прочного и оптически деятельного минерала.
Источник: sunlight.net
Основные сферы применения алмазов
Алмаз и его производная бриллиант чаще всего ассоциируется с ювелирными украшениями баснословной стоимости. Однако применение алмаза не ограничивается только этой сферой. Этот минерал широко используется в строительстве и в медицине, в приборостроении и в отраслях, связанных с химическим производством.
Алмазы являются одним из элементов космических и ядерных программ, применяются в области нанотехнологий и горнодобывающей промышленности.
Свойства и показатели
Еще со школьного курса химии известно, что алмаз это измененная форма углерода. По сути, почти каждый является обладателем «будущего» алмаза в виде простого карандаша с графитовым стержнем. Воздействие высоких температур способствует изменению структуры кристаллической решетки графита и значительному повышению степени его твердости. Именно благодаря этому показателю данный минерал столь востребован во многих отраслях промышленности.
Все основные физические свойства алмаза можно представить в виде таблицы:
| Свойство | Единица измерения/характеристика |
| Удельный вес (плотность) | 3,4-3,5 г/см³ |
| Теплопроводность | до 2,3 тысяч Ватт |
| Коэффициент трения | 0,1-0,5 |
| Твердость по шкале Мосса | 10 |
| Энергия кристалла | 105 Дж/моль |
| Температура плавления | 3700-4300 С° |
| Показатель преломления | 2,427 (высокий) |
| Вид кристаллической решетки | тетраэдр (кубическая) |
| Связи атомов | пространственные |
| Светопроводимость | высокая |
Именно процесс сгорания алмаза навел ученых на мысль о родстве минерала с углеродом, что позже было доказано в исследовательских работах при анализе структуры и химического состава камня.
Обязательно посмотрите: Оценка чистоты и качества бриллиантов: характеристики и таблицы
В природе существует несколько разновидностей алмаза, каждая из которых используется в самых различных сферах:
- бриллиант – самый ценный ограненный камень алмаз;
- баллас – мелкозернистый кристалл круглой формы с очень прочной оболочкой;
- карбонадо – минерал черного цвета в форме куба;
- якутит – темный камень из семейства алмазов, с большим количеством примесей и самым высоким показателем твердости;
- борт – минерал неправильной формы с графитовыми включениями в своей структуре.
В промышленных отраслях наиболее часто используются борт, баллас и карбонадо.
Еще одна область применения – это медицинские лазеры. Кристалл встраивается в сложный прибор в качестве проводника. Операции с помощью лазера все чаще применяются в современной хирургии, так как они менее травматичны и требуют более короткого реабилитационного периода от пациентов.
До середины 50-ых годов прошлого века в промышленности применялись преимущественно технические виды алмазов. Но после 1953 года они были заменены на искусственные аналоги с точно такими же техническими характеристиками.
Телекоммуникации
Драгоценный минерал не менее востребован и в сфере телекоммуникаций. Кристаллы-проводники способны обеспечить прохождение нескольких разночастотных телефонных линий всего через один кабель. При этом последний становится устойчивым к температурным перепадам и скачкам напряжения.
Активно используется алмаз и при создании высокочувствительной оптики. Так, большинство телескопов в ведущих мировых обсерваториях, изготовлено с применением синтетических камней.
Химическая отрасль
Высокий показатель твердости минерала обуславливает высокие защитные свойства материалов, изготовленных с этим покрытием. Алмаз может противостоять действию кислот, щелочей и высокого давления. Он зарекомендовал себя с лучшей стороны после экспериментов в области квантовой физики и даже был включен в список материалов, применяемых в космическом кораблестроении.
Стоимость изделий с бриллиантами со временем не уменьшается, а только растет в цене.
Ядерная промышленность
В ядерной отрасли алмаз применяется в качестве элемента для изготовления более точных детекторов ядерного излучения. Счетчики, в которых они используются, измеряют скорость быстрых частиц. И делают они это точнее, чем искусственные кристаллы других видов или газы.
Основные выводы
Алмаз – не только красивый и баснословно дорогой драгоценный камень, который можно увидеть в эксклюзивных украшениях. Область его применения значительно шире.
- Алмаз – это видоизмененный углерод, родственник всем привычного графита.
- Данный минерал демонстрирует самую высокую прочность, что позволяет использовать его во многих сферах.
- Строительство, медицина, ядерные и нанотехнологии, приборостроение – вот лишь небольшая часть отраслей, где востребован этот камень.
- Со второй половины прошлого века технические разновидности алмаза были заменены искусственным аналогом.
Драгоценный минерал, тесно связанный с историей человечества, уже давно перестал быть только элементом украшения. Он стал неотъемлемым фактором технического прогресса и процесса научной модернизации.
Источник: kamnistar.com