又快又大 鑽石也可以人工培育
來源:科普時報
作者:康月藍
發布時間:2023-09-07
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七夕節前,網上海量出現廉價(jia) 鑽戒引發熱戀青年關(guan) 注。鑽石象征著純潔、永恒、璀璨。適婚或已婚男女,是不是都夢想購買(mai) 一顆甚至多顆大大的鑽石呢?在北京有一個(ge) 專(zhuan) 門銷售培育鑽石的門店,他們(men) 的鑽石可與(yu) 天然鑽石相媲美。


種下一顆種子,能長出一個(ge) 果實,但你聽說過種下一顆鑽石,能長出更大鑽石的方法嗎?


國家自然博物館古爬行動物展廳展示了一個(ge) 地層剖麵,這個(ge) 剖麵有一些黑色的物質為(wei) 沉積的煤炭,它的主要成分就是碳。其實,隻要條件合適,這些煤也可以變成透亮的鑽石,我們(men) 不可能點石成金,但可以變煤為(wei) 鑽。


鑽石是寶石級別的金剛石,僅(jin) 由碳元素構成,碳原子間結構牢固,組成正四麵體(ti) 。天然鑽石形成條件十分苛刻,需要很高的溫度和壓力,這個(ge) 條件一般隻有在地下150—200公裏的深度才能達到。


天然鑽石的礦址非常難選,開采方式大多是一些大型機械,會(hui) 破壞地球生態環境。科學家采用新科技手段,摒棄傳(chuan) 統的礦物開采方式,開啟了培育鑽石的新賽道。


當代比較成熟的鑽石培育方法之一就是高溫高壓法,顧名思義(yi) 就是模擬鑽石形成時的高溫高壓環境,將高純度的石墨作為(wei) 碳源,放置在生長艙裏,內(nei) 部高溫區放置石墨,低溫區放置天然形成的小鑽石。高溫高壓條件下石墨分解成碳原子。在溫度梯度的推動下,碳素從(cong) 高溫高濃度向低溫低濃度區擴散,逐步生長成鑽石。使用六麵壓頂機,10—20克拉人工鑽石培育周期在3周左右,甚至更快。


使用高溫高壓法培育出的鑽石就是真鑽石,再配備多種鑒定證書(shu) ,物美價(jia) 廉,低碳環保。我們(men) 都知道物以稀為(wei) 貴,但是碳這種元素在地球上本來就不稀少,所以要排除饑餓營銷帶給我們(men) 的影響,喜歡鑽石也不必一味追求天然鑽石。


人工培育鑽石未來大有可為(wei) ,除了用作寶石裝飾之外,更廣闊的空間還是在工業(ye) 上。它是最鋒利的“工業(ye) 牙齒”,也是散熱性能極好的功率器件,還可用於(yu) 空間站宇航員的防輻射麵罩。


(作者係北京市科學技術研究院2023年科普講解大賽二等獎獲得者、北科科普宣講團成員、國家自然博物館助理研究員)


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