Из чего выращивают алмазы

Как правильно называется искусственный бриллиант. История создания, для чего выращивают синтетический алмаз и в каких сферах его можно применять. Насколько отличаются от настоящих бриллиантов.

Что такое выращенные бриллианты

После вчерашнего поста несколько человек написали, чтобы я рассказал о выращенных бриллиантах и в чем их отличие от природных.

Рассказываю. Но для начала краткий экскурс о том, как образуются алмазы в природе. Примерно на глубине 150-200км под землей есть подходящие условия для образования алмаза. Температура, давление, и наличие необходимых химических компонентов способствуют образованию алмаза. Алмаз образуется в земле в течении нескольких недель/месяцев, после его выталкивает породой ближе к поверхности, где он может ждать пока его добудут миллионы лет. Да, именно так. То что алмазы именно образуются миллионы лет, это миф.

О технологии. Самой технологии выращивания уже больше 60 лет. Поначалу такие алмазы использовались для технических нужд, в частности буровых установок. А несколько лет назад технология усовершенствовалась на столько, что стало возможно выращивать алмазы ювелирного качества с предсказуемым результатом. Фактически, выращивая алмаз, мы в специальных реакторах создаем условия, как на глубине 150-200 километров под землей. Такую же температуру и давление, а так же помещаем в камеру реактора все те вещества, которые необходимы для образования алмаза. И в течении так же, в среднем, 3х недель образуются алмазы. Есть тут нюансы по скорости образования еще. Чем быстрее мы их выращиваем, тем худшего качества получаются алмазы и тем они дешевле в производстве. Поэтому, в зависимости от того, какого качества и для чего нужны алмазы, регулируется скорость роста.

Грядка для алмазов: как в Беларуси выращивают драгоценности — МИР 24

Существует две технологии выращивания алмазов HPHT(Высокая температура и высокое давление) и CVD(Метод осаждения из газовой среды). Первая, как следует из названия, это создание в огромном 80ти тонном прессе необходимых давления и температуры. А вторая технология работает по принципу осаждения атомов углерода на заготовленную алмазную пластину.

На выходе, при использовании обеих технологий, получается алмаз. В зависимости от технологии они получаются разной формы. На первом видео алмаз 17кт, выращенный технологией HPHT, на втором алмазы CVD

После выращивания, алмазы идут в огранку, где мы получаем полноценные бриллианты, с такими же физическими и химическими свойствами, как и природный. Только стоит он, в среднем, в 3 раза дешевле, чем природный. Потому что при его производстве не перерабатывается сотни тонн руды и не используется тяжелая техника для добычи.

А остатки алмазного сырья после огранки, так же идут на производство алмазного инструмента.

Постарался кратко рассказать, что такое выращенные бриллианты. Было ли Вам интересно?

Синтетические бриллианты. Что такое искусственный бриллиант? Технология выращивания и обработки. История появления синтетических алмазов. Мемориальные алмазы. Синтетический эксклюзив. Как отличить выращенный бриллиант от природного? Синтезированный бриллиант — не имитация. Ценность и цена лабораторных бриллиантов.

Искусственные бриллианты: как называются, из чего делают искусственный алмаз и как он используется в промышленности

Алмаз ювелирного качества – одно из самых совершенных творений природы. Достаточно взглянуть на бриллиант чистой воды – и сразу понимаешь: вот он, Идеал! Человек горд и амбициозен: он стремится не только скопировать шедевры природы, но и усовершенствовать их.

Синтетический бриллиант – это абсолютная копия природного алмаза, но лишенная недостатков, присущих натуральному минералу. Чтобы создать технологии, позволяющие выращивать сияющие кристаллы в лабораторных условиях, Человечеству пришлось проделать долгий путь.

Да, искусственные алмазы стоят дешевле природных аналогов и не имеют инвестиционной ценности. Однако для их добычи не используется каторжный труд (блокбастер «Кровавый алмаз» смотрели?), не наносится ущерб природе, да и украшения с синтетическими бриллиантами доступны большему числу любителей драгоценностей.

Как появились синтетические алмазы?

Природные алмазы ювелирного качества достаточно редки, да и добыча их – весьма дорогостоящий процесс. Это обуславливает очень высокую цену на эти поистине королевские камни.

Алмазы образуются на огромных глубинах, под чудовищным давлением, а затем, в ходе вулканических процессов, выносятся ближе к поверхности. Они залегают в гигантских кимберлитовых трубках, и чтобы добыть один алмаз, привлекательный с ювелирной точки зрения, нужно переработать сотни тонн породы.

Процесс образования алмазов растягивается на сотни миллионов лет. Их запасы постепенно истощаются, что вызывает неуклонный рост цен. Именно поэтому бриллианты естественного происхождения представляют серьезный интерес в плане инвестиций.

Попытки создать искусственный бриллиант предпринимались давно – аж с позапрошлого века, когда была открыта формула алмаза. Чарующие камни оказались обычным углеродом, то есть, близкими родственниками обычного графита и каменного угля. А необыкновенную твердость, прозрачность, блеск и прочие черты, присущие алмазу, углерод обрел благодаря особой кубической кристаллической решетке.

Долгое время состояние науки и техники не позволяло получить кристалл алмаза в искусственных условиях. Ученые периодически сообщали о якобы удачных попытках вырастить алмаз, однако до середины прошлого столетия они были фальсификацией.

Золотые серьги из коллекции «Бриллианты Якутии» (перейти в каталог SUNLIGHT)

Пальма первенства в этом отношении принадлежит шведскому ученому Бальцару фон Платену – ему в 1953 году удалось впервые получить алмаз в искусственных условиях. А затем технология производства была усовершенствована уже американскими исследователями.

Первые искусственные алмазы появились на рынке несколько лет спустя, ученые других стран научились выращивать алмазы в лабораториях, но до настоящего успеха было еще далеко: синтетические минералы не отличались высоким качеством и могли использоваться исключительно в технических целях.

Со временем технологии совершенствовались, и в 1970 году Герберту Стронгу и Роберту Уэнторфу из американской корпорации General Electric удалось наконец получить алмазы ювелирного качества весом до одного карата. Но использованная ими технология оказалась нерентабельной: себестоимость производства синтетических камней приближается к цене натуральных алмазов, а то и превосходит ее.

Самый крупный алмаз ювелирного качества из известных на данный момент был выращен в 2015 году. Чистейший бриллиант в 10,2 карата был огранен из заготовки в 32,26 карата. А его автором стала компания из Санкт-Петербурга New Diamond Technology.

Недавно в прессу просочились сведения о том, что украинские ученые превзошли российских: им удалось получить искусственный алмаз весом аж в 109 карат. Подробности технологии пока не разглашаются, посему судить о правдивости этой истории сложно.

На данный момент лидерами в производстве искусственных алмазов являются компании из США, Японии и России. А на предприятиях Поднебесной ежегодно клепают миллиарды карат бриллиантов, но очень низкого качества, для технических нужд.

Название искусственных бриллиантов

Запомните: искусственный бриллиант называется… Да так он и называется: искусственный или синтетический бриллиант или алмаз. Могут существовать некоторые торговые наименования, но алмаз остается таковым по определению.

Искусственно выращенный бриллиант имеет такие же характеристики, как и природный прототип: он состоит из чистого углерода, столь же бескомпромиссно тверд, прозрачен, практически невосприимчив к агрессивным химикатам и так далее. Более того, он лишен изъянов, присущих природному собрату (трещин, пятен и иных дефектов).

Золотые серьги с жемчугом и бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Искусственный бриллиант – не имитация и не подделка, а минерал искусственного происхождения. Отличить его от природного алмаза не сможет даже ювелир, не располагающий оборудованием для спектрографии, а что говорить о простом обывателе?

Искусственные бриллианты тоже могут проходить сертификацию, но они оцениваются отдельно от природных собратьев. В частности, российский 10-каратный бриллиант был сертифицирован Международным геммологическим институтом (IGI) в Гонконге.

Обыватели, а зачастую – и продавцы некоторых ювелирных магазинов, зачастую называют искусственными бриллиантами всевозможные имитации. Но между понятиями «синтетический алмаз» и «имитация» лежит пропасть!

Фианит

В химическом плане фианит – это кубический цирконий. Фианит является разработкой советских ученых, пытавшихся получить камень, сходный с алмазом по оптическим свойствам, но куда менее дорогой.

Это у них получилось, и теперь фианиты используются как при производстве оптического оборудования, так и для изготовления бюджетных ювелирных изделий. Внешне они похожи на алмазы, но не обладают такой игрой цвета, гораздо мягче и со временем могут помутнеть. Зато стоят очень недорого!

Муассанит

Перед вами самый качественный и дорогой заменитель алмаза на современном рынке. Но тут наблюдается смешение понятий. Муассанит – минерал природного (скорее всего, космического) происхождения. Кристаллы его крайне невелики и в ювелирной промышленности не используются.

Зато искусственный аналог муассанита карборунд распространен гораздо шире. Именно он используется в качестве вставок в украшения. Карборунд приближается по твердости к алмазу (9,5 по шкале Мооса) и значительно опережает его по способности выдерживать нагревание. Он блестит даже ярче, чем бриллиант!

Лейкосапфир

Лейкосапфир – бесцветный корунд, который часто называют белым сапфиром. Белые сапфиры стоят значительно дешевле своих синих собратьев и часто выступают в роли «бриллиантов» в украшениях среднего ценового сегмента. Они практически не мутнеют, проявляют выдающуюся твердость и прозрачность – словом, весьма качественная и недешевая имитация.

Синтез корунда гораздо проще и дешевле, чем получение искусственного происхождения, поэтому ювелиры часто работают именно с лейкосапфирами искусственного происхождения.

Корунды – славное семейство, включающее не только сапфиры, но и рубины. Эти камни практически идентичны по свойствам и химическому составу, за исключением добавок, определяющих цвет.

Рутил

Рутил – один из самых дешевых и низкокачественных аналогов бриллианта. В химическом плане – это оксид титана, в физическом – природный мутный кристалл бурого цвета. Для ювелирных целей он малопригоден.

Однако в середине прошлого столетия рутил научились делать искусственно, причем придавая ему внешний вид бриллианта. На тот момент это было прорывом в ювелирной промышленности, и украшения с «титанией» или «радужным камнем» заполонили прилавки магазинов. Но искусственный рутил достаточно мягок и склонен к помутнению.

Стальные серьги в подарочной упаковке с кристаллами Swarovski (перейти в каталог SUNLIGHT)

Стразы

В эту группу входят разнообразные имитации бриллиантов, созданные на основе стекла. Обычную стекляшку сложно перепутать с благородным камнем, но ювелиру Георгу Страссу удалось приблизиться к идеалу хотя бы визуально. Он разработал технологию нанесения металлической пудры на поверхность стекла, что позволило получить эффектный «бриллиантовый» блеск.

Цена страз колеблется в широчайших пределах: от копеечной для безделушек китайского производства до весьма кусачей для знаменитых кристаллов Сваровски. Однако самый качественный страз даже близко не стоит к бриллианту, а царапается он практически как обычное стекло.

Стразы Swarovski имеют уникальный состав, поэтому так высоко ценятся в мире. Маэстро более века назад разработал технологию производства искусственного хрусталя, которая по сей день остается секретной и непревзойденной.

Из чего делают искусственные бриллианты

На данный момент известно несколько технологий производства искусственных бриллиантов. Однако одни очень сложны и дороги, другие не позволяют получить алмазы высокого качества.

Наиболее часто бриллианты делают из алмазов, полученных по следующим технологиям:

• HPHT. Технология HPHT (высокое давление, высокая температура) является классической и самой широко используемой в производстве – графитовые заготовки помещают в пресс и воздействуют на них катализаторами и высочайшей температурой. Практически все технические и львиная доля ювелирных алмазов изготовлены по этой технологии.
• CVD. В ходе химического процесса происходит осаждение углерода из газовой смеси на затравку, причем высокое давление не используется, что удешевляет процесс. Таким образом удается получать алмазные пленки достаточно большой площади. Однако чистые алмазы по этой технологии вырастить практически невозможно.
• Микровзрыв. В ходе направленных микровзрывов углеродистой взрывчатки получают алмазную пыль, которую впоследствии охлаждают и очищают от графита в азотной кислоте. Полученный продукт используют преимущественно для производства абразивных материалов.
• Воздействие ультразвука. Достаточно перспективная и недорогая технология, не требующая особых условий. На графитовую суспензию воздействуют ультразвуковой кавитацией, в результате получая кристаллы алмаза. Теоретические выкладки идеальны, производство обещает быть весьма недорогим, но вот беда: пока что алмазы, полученные таким образом, не отличаются высоким качеством, а стоимость процесса приближается к золотому стандарту, технологии HPHT.

Технология HPHT считалась исчерпавшей себя, пока не произошло чудо. Тот самый крупнейший питерский алмаз сделан именно по HPHT. Так что имеются все шансы на то, что испытанная временем технология выйдет на новый уровень.

Искусственно синтезируют не только традиционные бесцветные алмазы, но и их окрашенных собратьев. Добавление азота дарит алмазу лимонную желтизну, бор – пронзительный голубой цвет, облучение способно окрасить его в зеленый или красный цвет.

Где применяют синтетические алмазы?

Как говорилось выше, искусственный бриллиант отличается от настоящего лишь происхождением: со всех других точек зрения эти минералы идентичны. А это значит, что сфера применения искусственных алмазов точно такая же, как у природного камня.

Подавляющее большинство искусственных алмазов изготавливается целенаправленно для технических нужд. Они используются при производстве режущего инструмента и абразивов, электроники и оптических приборов, медицинского оборудования и буровых установок.

Золотое кольцо с бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Лучшие экземпляры, отличающиеся чистотой и достаточно крупными размерами, превращаются в бриллианты и украшают кольца, браслеты, кулоны, серьги, броши и прочую ювелирку.

Цена искусственных алмазов

Вопреки распространенному заблуждению, цена синтетического алмаза не так уж мала (если говорить о минералах ювелирного качества). На сегодняшний день рыночная цена синтетического бриллианта едва ли вполовину меньше, чем стоимость природного аналога с соответствующими характеристиками.

Например, в США традиционные помолвочные кольца с однокаратными искусственными бриллиантами дешевле аналогичных с природными камнями всего на треть. И их раскупают!

Наука не стоит на месте, просвещенная публика все больше склоняется в сторону синтетических бриллиантов – да здравствует тренд на экологичность! Так что в скором времени ожидается совершенствование технологий и получение искусственных бриллиантов превосходного качества по более низким ценам.

Однако вряд ли от этого подешевеют царственные природные камни, так что алмазодобытчики могут не волноваться: спрос на натуральные бриллианты не обнулится никогда!

Схема выращивания синтетических алмазов методом высокой температуры и высокого давления. Небольшую ячейку, внутри которой находится графит и железо-никелево-кобальтовый расплав, выступающий в качестве растворителя и катализатора, обжимают с помощью пресса, создавая внутри давление в размере 50 тысяч атмосфер, и одновременно поддерживая температуру около 1300 градусов – примерно в таких условиях зарождаются алмазы в земных недрах. Алмаз -рекордсмен 2015-го года, выращенный российской компанией NDT, весом в 30 карат, до обработки. Алмаз -рекордсмен 2015-го года, выращенный российской компанией NDT, весом в 30 карат, до обработки.

«Это изменит алмазный бизнес». Эксперты — о выращенных бриллиантах

Выращенные человеком бриллианты ни в чем не уступают природным образцам. И потому с успехом используются в драгоценностях самого высокого уровня.

Бывший президент алмазодобывающего холдинга «Алроса» Андрей Жарков сегодня занимается продвижением технологий выращивания бриллиантов. Его компания Ultra C (основана в 2017 году в Москве) пока проходит этап лабораторных испытаний и готовится приступить к промышленному производству синтезированных алмазов. В 2018-м вместе с супругой Викторией Даниловой Андрей Жарков основал ювелирную компанию Shiphra. На сегодняшний день это первый и единственный в мире бренд уровня fine jewelry, создающий украшения с искусственно выращенными бриллиантами. Предприниматели рассказали «РБК Стиль» об инвестиционном потенциале выращенных алмазов и об их конкуренции с природными экземплярами.

Андрей Жарков,

основатель компании Ultra C

— Чем отличаются лабораторно выращенные бриллианты от натуральных, созданных природой?

— Строго говоря, ничем. Это тот же самый углерод с кристаллической решеткой, что и у обычного бриллианта. У них одинаковые химические, физические и оптические свойства, поэтому природный и синтезированный камни невозможно отличить ни на глаз, ни с помощью оптических приборов. Это возможно сделать лишь с помощью профессионального оборудования для спектрального анализа. И, собственно, разница спектров натуральных и выращенных бриллиантов служит основой для их различия.

— В Америке все это называется словом «бриллиант». Это справедливо?

— Конечно. Ведь получаемый в лаборатории продукт — это не стекло, не кварц и не имитация алмаза, добытого в недрах. Он имеет свойства, идентичные природному бриллианту, например ту же твердость 10 по шкале Мооса. Вместе с тем это продукт высокотехнологичный, т.е. подлежит масштабированию, его можно производить в промышленном количестве, поэтому с точки зрения редкости он почти антагонист природному камню. Добытый бриллиант обладает вторичной стоимостью, которая определяется его редкостью. C инвестиционной точки зрения у выращенного бриллианта нет вторичной стоимости, также не интересны для инвестиций и природные алмазы весом до 10 каратов. В среднем 1 карат природного камня в два-четыре раза дороже лабораторного образца с равнозначными характеристиками.

— Значит ли это, что мы можем вырастить бриллиант с любыми заданными свойствами?

— Мы можем спрогнозировать цвет, каратность и чистоту будущего камня. Существует две основных технологии выращивания. Первая — HPHT (высокое давление, высокая температура), известная с 50-х, использует прессы. Вторая, более новая, — CVD — это осаждение из газовой фазы (процесс идет в реакторе). В области первой технологии замечательные результаты показала российская компания New Diamond Technologies из Сестрорецка, их рекорд — камень весом 22 карата. Наша Ultra C работает с технологией осаждения из газовой фазы. Этот метод дает возможность более четкого контроля параметров роста, т.е. финальных характеристик бриллианта. Для получения фантазийных оттенков добавляются примеси соединений азота (для желтых), бора (для голубых). В среднем один цикл роста составляет 21– 30 дней.

— А что служит сырьем?

— Графит, расплав, т.е. металлический сплав, и затравка — «зернышко» алмаза, на которое этот графит потом осаждается. Это может быть как натуральный, так и выращенный фрагмент.

— Очень похоже на выращивание культивированного жемчуга.

— Именно так. Но культивированный жемчуг растет в естественной морской среде, а алмаз формируется в реакторе, в котором созданы условия, идентичные недрам земной коры.

— А как обстоит дело с сертификацией лабораторных бриллиантов?

— Они получают сертификаты от тех же уважаемых мировых институций GIA, HRD, IGI с указанием их цвета, размера, чистоты, типа огранки и с обязательным упоминанием, что этот камень выращен в лабораторных условиях. Эти официальные сертификаты очень важны для конечного покупателя, который осознает, что перед ним украшение не с природным алмазом, но и не с куском стекла. Пока далеко не все понимают, что такое лабораторно выращенные бриллианты. Так что одной из наших задач мы считаем повышение грамотности в этом вопросе.

Один карат природного камня в два-четыре раза дороже лабораторного образца с равнозначными характеристиками.

— Как конкурируют между собой алмазодобывающая отрасль и производители лабораторных бриллиантов?

— Говоря о конкуренции природных и лабораторно выращенных бриллиантов, необходимо отметить, что, с одной стороны, синтезированные камни стали триггером для новых потребителей в силу их большей доступности, с другой — производство выращенных алмазов, несомненно, disruptive technology (прорывная технология. — «РБК Стиль»), которая изменит традиционный алмазный бизнес. Спрос на выращенные бриллианты будет расти в первую очередь благодаря их промышленному использованию в высокотехнологичной индустрии. И глубина этого «технического» рынка в десятки раз превосходит объемы производства камней ювелирного качества.

Если же говорить о ювелирных лабораторных бриллиантах, то они отлично укладываются в глобальную парадигму демократизации, ответственного потребления, сохранения экологии. Миллениалы предпочитают тратить деньги на эмоции и впечатления, поэтому в списке их покупок материальные ценности занимают далеко не первые строчки. Им больше не важен и не интересен лозунг De Beers «Diamonds are forever», надолго привязавший бриллиант к вечным ценностям и особым моментам жизни.

— А что говорят цифры?

— Мировой рынок ограненных бриллиантов составляет $21–22 млрд. Объем лабораторных ограненных камней на сегодняшний день приближается к $1 млрд, но через пять лет он имеет все шансы увеличиться в четыре-пять раз. По итогам 2019 года было выращено 2 млн каратов бриллиантов, через три-четыре года эти показатели приблизятся к 10 млн каратам. Для сравнения: рынок природных алмазов составляет 140 млн каратов и добыча постепенно сокращается.

О бренде Shiphra

Виктория Данилова,

креативный директор Shiphra

Я покупала украшения разных брендов и понимала, что мне не хватает красивых, эффектных, заметных вещей и персонального подхода при покупке. Мы сразу решили, что лабораторно выращенные бриллианты должны стать частью высокого ювелирного искусства. Поэтому отказались от идеи демократичного сегмента и масс-маркета: в среднем украшения Shiphra стоят $30–50 тыс., их цена не опускается ниже $20 тыс. Конечно, есть предметы и за сотни тысяч: например, кольцо с уникальной парой розовых камней по 2,86 карата. Оно было продано за $200 тыс., а будь в нем природные камни, оно могло бы стоить до $6 млн. Мы хотим продемонстрировать, что сегмент high jewelry намного доступнее, чем может показаться. Клиенты нам верят: у нас нет разовых продаж, все покупатели возвращаются. Хочется, чтобы наш российский бренд стал полноценным игроком на мировом рынке.

Ювелирная компания зарегистрирована в Швейцарии, а производство находится в Италии, в Валенце, по соседству с известными мировыми брендами. Ряд фабрик отказались с нами сотрудничать из-за ненатуральных бриллиантов, считая, что это испортит их репутацию. Незадолго до пандемии мы начали продаваться в мультибрендовом магазине на Мэдисон-авеню в Нью-Йорке. В Москве работает шоурум по предварительной записи. Мы абсолютно уверены, что скоро на рынке украшений с неприродными бриллиантами появятся и другие игроки. И нам важно сразу установить эту максимально высокую планку качества, чтобы отношение к рынку изделий из лабораторно-выращенных бриллиантов было соответствующим.

Как правильно называется искусственный бриллиант. История создания, для чего выращивают синтетический алмаз и в каких сферах его можно применять. Насколько отличаются от настоящих бриллиантов. Искусственные бриллианты: как называются, из чего делают искусственный алмаз и как он используется в промышленности. 4686 0 4.33.

Как и где выращивают крупнейшие в мире алмазы

Самые крупные и качественные искусственные алмазы выращивают сегодня в окрестностях Сестрорецка, по соседству с Санкт-Петербургом. О российской компании NDT и о том, как рождаются на свет лучшие друзья девушек мы расскажем в нашей сегодняшней публикации.

Сертификат на рекордный по размеру синтетический бриллиант массой в 10.02 карата, цвета Е и чистоты VS1 был выдан Международным геммологическим институтом Гонконга (IGI) российской компании New Diamond Technology (NDT). Драгоценные камни с такими характеристиками для ювелирного мира — явление достаточно тривиальное, а вот искусственный камень, ограненный из 32-каратного синтетического алмаза — это для рынка синтетических алмазов событие, и событие уникальное.

Производство, на котором удалось вырастить рекордный кристалл сосредоточено в небольшом цеху в одном из технопарков неподалеку от Сестрорецка. Мощности предприятия ограничены тремя с лишним десятками гидравлических прессов, внутри которых, в условиях высоких температур и давлений, микрон за микроном растут алмазы высочайшего качества. На пультах управления контроллеров у каждого пресса отражаются текущие параметры. «Общие принципы синтеза алмазов хорошо известны и используются в промышленности уже более полувека. А вот детали режимов синтеза — одно из ноу-хау нашей компании» — поделился директор по производству Роман Колядин. "… Прецизионные кондиционеры поддерживают микроклимат в цеху с точностью до десятых долей градуса. При этом даже небольшой сквозняк может повлечь за собой нежелательное отклонение в температурном режиме, что может существенно ухудшить качество алмаза» — добавляет специалист.

Краткий экскурс в историю

Первые попытки синтезировать искусственный алмаз предпринимались еще в конце XVIII века, когда ученые пришли к окончательному выводу, что основой алмаза является углерод. С конца XIX века ученые попытались превратить дешевые и доступные формы углерода (уголь или графит) в твердый и блестящий алмаз. Заявления о достигнутом успехе делали многие, включая известных ученых, в числе которых французский химик Анри Муассан и британский физик Уильям Крукс. Несколько позднее было установлено, что предъявить реальные свидетельства полученного результата никто из них так и не смог. Первый искусственный алмаз, предъявленный миру, был получен в 1954 году в лаборатории компании General Electric.

Интересно, что в процессе получения синтетического алмаза в GE руководствовались «технологией», которую использует сама природа. Как рассуждали специалисты, натуральные алмазы образуются при температуре порядка 1300°С и давлении порядка 50 000 атм. в толще мантии планеты на глубине сотен километров под поверхностью Земли. На поверхность кристаллы выносят лампроиты, кимберлиты и прочие магматические породы. Для имитации описанных условий в лабораторных условиях специалисты GE использовали пресс, обжимающий ячейку, внутри которой был помещен графит и железо-никелево-кобальтовый расплав, выступающий в роли катализатора и растворителя.

Свою технологию специалисты GE назвали HPHT (High Pressure High Temperature — высокое давление, высокая температура). Со временем именно она была взята за основу при получении недорогих технических алмазов и алмазного порошка.

Как выращивают алмазы сегодня

Промышленное производство синтетических алмазов сегодня ведется преимущественно по одной из двух технологий — это вышеупомянутая технология HPHT и технология CVD. Менее употребимы экзотические методики, такие как синтез нанокристаллов алмаза из графита при взрыве или экспериментальный метод получения микронных алмазов из суспензии частиц графита в органических растворителях под воздействием ультразвуковой кавитации.

Технология сводится к процессу выращивания монокристаллов алмаза при высокой температуре (около 1500 °C, с нужным градиентом) и высоком давлении (50−70 тыс. атм.). Гидравлический пресс обжимает специальный контейнер, внутри которого находится металлический расплав (железо, никель, кобальт и др.) и графит. На подложке размещается одна или несколько затравок — небольших кристаллов алмаза. Сквозь камеру протекает электрический ток, разогревающий расплав до нужной температуры. В этих условиях металл служит растворителем и катализатором процесса кристаллизации углерода на затравке в форме алмаза. Процесс выращивания одного крупного или нескольких более мелких кристаллов длится, в среднем, 12−13 суток.

Объемы промышленного производства искусственных алмазов и алмазной пыли сегодня достигает миллиарды карат в год. В 1970-х используя технологию HPHT научились изготавливать и ювелирные камни среднего качества весом до 1 карата.

Начиная с 1960-х годов ведущие лаборатории мира совершенствуют альтернативную менее затратную технологию синтеза алмазов — CVD (Chemical Vapor Deposition, осаждение из газовой фазы). В процессе синтеза алмазы осаждаются на подложку, подогреваемую до 600−700°С из углеводородного газа, который ионизируется с помощью СВЧ-излучения или разогревается до высоких температур. При осаждении на кремний или поликристаллический алмаз получается поликристаллическая пластина, имеющая ограниченное применение в электронике и оптике. Скорость роста — от 0,1 до 100 мкм/ч. Толщина пластин обычно ограничена 2−3 мм, поэтому вырезанные из нее алмазы можно использовать в качестве ювелирных, но их размер, как правило, не превышает 1 карата.

Возможности этого метода синтеза в начале 2000-х привлекли большое внимание как небольших стартапов, так и крупных компаний, таких как Element Six, входящей в промышленную группу De Beers.

Потенциал метода HPHT до последнего времени оставался сильно недооцененным. «Когда мы несколько лет назад покупали оборудование, нам все в одни голос говорили, что промышленные прессы пригодны разве что для синтеза алмазных порошков», — говорит Николай Хихинашвили. Все внимание и ресурсы были сосредоточены главным образом на совершенствовании метода CVD. В то же время технология HPHT считалась нишевой, поскольку подавляющее большинство специалистов просто не верили, что с ее помощью можно выращивать достаточно крупные и качественные кристаллы. И, тем не менее, по словам Николая, специалистам компании NDT удалось предложить собственную технологию синтеза, позволяющую получать алмазы такого качества и размеров, которые до этого момента удавалось достичь только работая с натуральными кристаллами. Что касается технологий огранки, то выращенные в лаборатории, и природные алмазы обрабатываются совершенно одинаково.

Лучшие друзья девушек

«Мы, конечно, не единственные, кто выращивает алмазы крупнее 5−6 карат, — делится Николай. — Но абсолютно все компании сегодня подчиняются принципу «два из трех»: крупные, качественные, коммерчески выгодные. Наша компания первой освоила технологию, позволяющую получать крупные кристаллы алмаза высокого качества по приемлемой стоимости. 32 пресса позволяют нам вырастить около 3000 карат в месяц, и при этом все камни очень высокого качества — алмазы цветовых категорий D, E, F и чистоты от чистейших IF до SI, в основном типа II. 80% нашей продукции составляют ювелирные алмазы массой от 0,5 до 1,5 карата, хотя технологические возможности позволяют вырастить под заказ алмаз любых размеров». В доказательство сказанного Николай продемонстрировал журналистам кристалл размером с 10-рублевую монету: «Вот этот, к примеру, 28 карат. После огранки получится бриллиант карат в 15».

С начала 2000-х мировой алмазный монополист, концерн De Beers, высказывал опасения в связи с перспективой выхода на ювелирный рынок синтетических алмазов, которые, по убеждению руководства, могли бы подорвать его бизнес. Но, как показало время, синтетические алмазы не конкуренты натуральным камням, поскольку занимают в сравнении ничтожно малую долю ювелирного рынка. Кроме того, за время совершенствования технологий их производства были разработаны методы исследований, позволяющие достаточно уверенно и точно идентифицировать синтетические алмазы. В числе характерных признаков синтеза следует назвать включения металла, а в цветных алмазах — легко определяемые секторы роста. Кроме того, искусственные камни, полученные при помощи технологий HPHT, CVD в сравнении с натуральными природными алмазами в УФ-лучах имеют разный характер люминесценции.

«Как относятся потребители к выращенным алмазам? Вполне благосклонно, — говорит Николай, — особенно современная молодежь, для которой оказывается важно, что эти алмазы бесконфликтны и созданы людьми с помощью высоких технологий без вмешательства в природу. Ну и, что немаловажно, стоимость таких камней примерно вдвое ниже. Разумеется, в сертификате должно быть отражено, что камни выращены, но ясно, что обладательнице кольца с таким бриллиантом не потребуется носить с собой сертификат! В то же время и по физическим, и химическим свойствам алмазы, выращенные в лаборатории NDT, идентичны природным» — резюмировал специалист.

Что общего между алмазом и азотом

В зависимости от содержания азота алмазы могут быть отнесены к одному из двух основных типов. Алмазы типа I включают в свой состав до 0,2% азота, атомы которого расположены в узлах кристаллической решетки группами (Ia) или по одиночке (Ib). Алмазы именно этого типа преобладают среди природных алмазов (98%). Чаще всего такие камни не бывают бесцветными. Алмазы типа IIa практически не содержат азота (менее 0,001%). Такие кристаллы в царстве природных минералов — редкость, всего 1,8%. Практически не встречаются (в 0,2% случаев) безазотные алмазы с примесью бора (IIb). Атомы бора в узлах кристаллической решетки обуславливают их электропроводность и придают алмазам голубоватый оттенок.

Алмазы в промышленном производстве

Ювелирные алмазы — весьма прибыльный бизнес для NDT и подобных компаний, но уже сегодня отчетливо прослеживается другой, более приоритетный и, по всей вероятности, долгосрочный тренд. Технический директор NDT Александр Колядин любит повторять: «Если из алмаза изготовить уже ничего больше нельзя, сделай бриллиант». В действительности наиболее перспективным направлением рынка крупных высококачественных синтетических алмазов можно с уверенностью назвать промышленность. «Ни один природный алмаз не может быть использован в специальной оптике или электронике, — говорит Александр Колядин, — поскольку в них изначально слишком много дефектов. А вот пластины, вырезанные из алмазов нашего производства, располагают почти идеальной кристаллической решеткой. Поэтому некоторые исследовательские организации, которым мы предоставляем наши образцы для изучения, с трудом верят в полученные результаты измерений — настолько близки они к идеальным. При этом удается достичь еще одного существенного результата — обеспечить повторяемость характеристик, что для ряда промышленных направлений оказывается принципиально важно. Алмазы — это своего рода теплоотводы, окна для специальной оптики и синхротронов, это силовая микроэлектроника, над созданием и совершенствованием которой сейчас работают во всем мире».

Львиную долю доходной части бюджета компании пока обеспечивают ювелирные алмазы. Вместе с тем, складывающиеся тенденции позволяют предположить, что уже в ближайшие годы спрос на синтетические алмазы и алмазные пластины для специальной оптики, микроэлектроники и других высокотехнологичных промышленных сфер возрастет в прогрессии.

«Промышленное направление пока составляет 20% нашего производства, но года через три мы планируем довести его до 50%, тем более что спрос быстро растет. Сейчас мы в основном делаем пластины 4 х 4 и 5 х 5 мм, вырезали по заказу несколько 7 х 7 и 8 х 8 мм и даже 10 х 10 мм, но говорить о массовом производстве пока преждевременно. Наша очередная цель, — говорит Николай Хихинашвили, — переход к изготовлению дюймовых алмазных пластин. Это тот «золотой размер» и необходимый минимум, который очень востребован в массовой электронной и оптической промышленности. И для получения таких пластин потребуется вырастить кристалл алмаза массой в сто карат». Предоставить первые «прототипы» таких пластин в NDT планируют уже к концу текущего года.

На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.

Спонсор поста кэшбэк-сервис LetyShops. Возвращайте деньги за любые покупки в интернете. Подробнее о том что такое кэшбэк-сервис читайте в нашей статье Выбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс

Самые крупные и качественные искусственные алмазы выращивают сегодня в окрестностях Сестрорецка, по соседству с Санкт-Петербургом. О российской компании NDT и о том, как рождаются на свет лучшие друзья девушек мы расскажем в нашей сегодняшней публикации. Сертификат на рекордный по размеру синтетический бриллиант массой в 10.02 карата, цвета Е и чистоты VS1 был выдан Международным геммологическим институтом Гонконга (IGI) российской компании New Diamond Technology (NDT).