|
| |
  |
Как получают искусственные алмазыАлмазы с давних пор привлекали к себе внимание людей. Его необычайная красота стала причиной огромной популярности в качестве ювелирного материала, пользующегося неизменным спросом в виде обработанных бриллиантов и самых разнообразных украшениях. Однако, люди нашли применение и другим свойствам этого ценного минерала – его непревзойденной твердости и прочности, позволявшей резать даже самые плотные материалы. Но вот беда – в природе встречается не так уж и много алмазов и большая часть из-за своей дороговизны непригодна для использования в промышленном производстве. Разве что некондиционные и мелкие алмазы, которые не годятся в качестве украшений. Но таких алмазов тоже недостаточно для того, что бы обеспечить все потребности производства. Вот почему уже сотни лет назад у людей возникла мысль - а что, если попробовать изготовить искусственный алмаз из более дешевых материалов?  Однако, на практике эта мысль стала осуществимой лишь в ХХ веке. Хотя еще за два столетия до этого было доказано, что алмаз является ближайшим родственником обыкновенного углерода, все это время не существовало технологий, позволявших получить из него алмаз. Ведь то, что алмаз может быть получен из графита путем фазового перехода при воздействии высоких температур и давлений стало известно всего несколько десятков лет назад. Именно тогда и начались первые практические работы по синтезу алмазов, которые, в конце концов, завершились успехом. И благодаря этому сегодня искусственные алмазы получили самое широкое применение в разнообразных промышленных инструментах и оборудовании. Что же необходимо для того, что бы из обычного, ничем не примечательного углерода получить искусственный алмаз? В настоящее время для этого используют несколько технологий. В первом случае заготовку из кристаллического углерода, заключенную в камеру из карбида тантала, помещают в специальный пресс высокого давления. Под воздействием подаваемой при помощи мощных насосов вода в прессе создается давление порядка 2 тысяч атмосфер. Затем, под воздействием циркулирующего в рубашке пресса хладагента, вода замерзает, в результате чего давление увеличивается на порядок – до 20 тысяч атмосфер. После этого, на последнем этапе процесса, в камеру, которая предварительно подключается к электрическим шинам, подается мощный импульс тока, длительностью несколько десятых долей секунды. В результате под одновременным воздействием давления и температуры в несколько тысяч градусов происходит фазовый переход графита в алмаз. Теперь можно разморозить пресс, слить воду и достать из камеры уже готовые синтетические алмазы.  Эта технология получения искусственных алмазов самая надежная, но она одновременно является и наиболее дорогой из существующих. Более простые способы синтеза алмазов – метод взрыва, а также наращивания кристалла в среде метана. В первом случае нужные давление и температура получаются в специальной камере под действием детонационной волны взрывчатого вещества. Таким образом, можно получить самый большой процентный выход алмазов, которые однако будут очень мелкими по размерам. Во втором же случае необходима первоначальная затравка из алмазного кристалла, который будет наращиваться при обдувании его метаном в температурной среде порядка 1100 С. Давление же в данном процессе меньше атмосферного. В результате можно получить алмаз практически любой нужной величины. Стоит отметить, что температуру и давление, необходимые для достижения точки перехода, можно снизить, применив катализаторы. К ним в первую очередь относятся железо, никель, родий и платина. Искусственные алмазы применяются в промышленности в качестве абразивного и режущего материала. Они используются в резцах, ножах, бурах, режущих и точильных дисков и т.п. Кроме того, ведутся работы по использованию алмаза в качестве подложки в интегральных микросхемах. И насколько известно сайту ecokotel.ru, в этой области уже есть практические результаты. Причем, новые схемы обладают гораздо более высокой стойкостью к высоким температурам и радиации, чем традиционные. |