首次在室溫下製造出鑽石以及Lonsdaleite鑽石

2020-12-27 若無趣

在自然界,鑽石形成於地球深處。需要極高的壓力和超過1000℃的高溫環境。

現在有支國際團隊在幾分鐘內製造了兩種不同類型的鑽石——首次在室溫下製造出鑽石。實驗報告發表在Small雜誌上。

鑽石不止一種

碳原子可以多種方式結合在一起,成為不同材料,包括軟質黑色石墨和硬質透明金剛石。

有類似石墨的鍵形式的碳單質,如石墨烯——有史以來最薄的材料。但還有不止一種的鑽石結構。

在普通金剛石中,原子排列成立方晶體結構。但也可以排成六方晶體結構。

這種不同形式的鑽石被稱為Lonsdaleite,以愛爾蘭晶體學家和英國皇家學會Kathleen Lonsdale的名字命名——最早使用X射線研究了碳結構的科學家。

人們對Lonsdaleite很感興趣,因為據預測它比普通鑽石還要硬58%,而普通鑽石已被認為是地球上最硬的天然材料。

我們曾在亞利桑那州的Canyon Diablo隕石坑遺址中發現了天然的Lonsdaleite。此後,在實驗室中通過高壓壓力機或炸藥,加熱和壓縮石墨可以合成微量的Lonsdaleite。

製作鑽石的方法

鑽石早在1954年就已被人工合成。通用電氣(General Electric)的Tracy Hall使用模仿地殼內自然條件的過程制出了鑽石,並添加了金屬催化劑以加快生長。

結果是人工高壓高溫鑽石與自然鑽石相似,但通常較小且不太完美。目前仍在生產,主要用於工業。

另一種主要方法是通過化學氣體工藝,使用小鑽石作為「種子」來生長更大的鑽石。需要大約800℃的溫度。儘管生長緩慢,但成品更大且相對無缺陷。

大自然為其他形成鑽石的方法提供了線索,在隕石撞擊以及太陽系中高速小行星碰撞等過程中,創造了所謂的「外星鑽石」。

科學家一直試圖弄清外星鑽石的形成方式。有證據表明,除了高溫和高壓外,滑動力(也被稱為「剪切」力)可能起重要作用。

受剪切力影響的對象在頂部朝一個方向推動,在底部朝相反方向推動。我們單手把桌上的一摞紙牌從頂部向右攤開。紙牌整體受到的就是剪切力,所以也可以叫做「滑動」力。

最新設計的實驗,把一小片類似石墨的碳單質經極高的剪切力和壓力,形成金剛石。與以前的流程不同,壓縮過程中沒有加熱。經電子顯微鏡發現,所得樣品中既含有常規鑽石,也含有Lonsdaleite。

在室溫下幾分鐘之內製造鑽石的能力蘊藏了更多的工業潛力。

特別是,對於需要極硬材料的行業而言,用這種方法製造Lonsdaleite是令人振奮的消息。工業上我們用金剛石塗覆鑽頭和刀片以延長工具的使用壽命。

下一個挑戰是降低壓力條件。

在我們的研究中,室溫下鑽石形成的最低壓力為80吉帕斯卡。相當於芭蕾舞鞋尖上站640頭非洲大象!

若成功降低壓力條件,則製造成本將大幅降低。

相關焦點

  • 科學家們在室溫下製造出了鑽石
    一個國際科學家團隊在實驗室裡,在室溫下幾分鐘內就製造出了鑽石,這個過程在自然界中通常需要數十億年、巨大的壓力和超高溫的溫度。該團隊由澳大利亞國立大學(ANU)和皇家墨爾本理工大學(RMIT)領導,製造了兩種類型的鑽石:訂婚戒指上的那種鑽石,以及另一種名為Lonsdaleite的鑽石,這種鑽石在自然界的隕石撞擊現場發現。
  • 幾分鐘就能造出鑽石?科學家做到了,硬度比常規高出58%
    傳統鑽石的原石是金剛石,需要數十億年時間,且在地球深處,還需要極端的壓力和超高氣溫,才會產生使碳結晶的合適條件。資料圖 新華社記者 方喆攝據國外媒體報導,澳大利亞國立大學和皇家墨爾本大學科研人員最近在室溫下,僅用幾分鐘就製造出了鑽石。
  • 科學家製造尺寸達1微米的鑽石 價格較天然鑽石便宜
    【環球科技報導 記者 程君秋】據俄羅斯「衛星」新聞網7月7日報導,《西伯利亞科學》雜誌稱,俄羅斯學者學會在實驗室條件下獲得尺寸達1微米的人工鑽石,這些鑽石在物理和化學方面與天然鑽石沒有任何區別,但價格便宜很多。據報導,兩所俄羅斯研究所的學者進行了製造鑽石的工作。
  • 鑽石證書以及鑽石級別,你知道多少知識
    不論你是鑽石的買方還是賣方,掌握鑽石的相關專業知識都是非常有!必!要!的!本文小編特意整理了這篇鑽石知識專業知識大全,求你好好看哦~ 關於鑽石相關的知識,可以分為2個部分:鑽石證書以及鑽石級別。
  • 幾分鐘就能造出鑽石?科學家做到了,未來有望規模化生產
    近日,一個由澳大利亞、美國兩國研究人員組成的科研團隊成功挑戰了大自然——他們在實驗室室溫下,幾分鐘內就製造出了鑽石。事實上,天然鑽石需要在地球深處極端壓力和溫度下經過數十億年的時間才能形成。在她看來,可以在室溫條件下製造兩種類型的鑽石,是一項令人興奮的成就。
  • 鑽石能燃燒嗎?美媒:可以燒成灰燼
    新華社北京9月14日新媒體專電 美媒稱,鑽石恆久遠,或者是這句廣告語恆久遠。但是只要加熱到適當溫度且氧氣充足,鑽石就可以燒成灰燼。據美國趣味科學網站9月6日報導,鑽石由碳元素組成,和煤炭一樣。但是與煤炭相比,鑽石起火併持續燃燒的條件要高一些,就像YouTube上大量演示視頻證實的那樣,鑽石確實會燃燒。竅門在於創造合適的條件,讓堅硬的鑽石能與燃燒所需的氧氣發生反應。美國化學學會會員、退休化學家裡克·薩克萊本說:「你必須把這種固體(碳)轉化成氣體,才能與空氣發生反應燃燒。」最佳方式是什麼?加熱——而且是高溫加熱。
  • 鑽石珠寶消費回暖,De Beers 疫情以來首次上調鑽石原石價格
    近日,全球最大鑽石供應商De Beers(戴比爾斯)上調了鑽石原石的銷售價格,這是自疫情爆發以來 De Beers 的首次價格上調,表明了業內對陷入困境的鑽石行業復甦的信心日益增強。(詳見《華麗志》歷史報導:De Beers 鑽石原石最新銷售周期有所回升,中美兩國市場需求穩定)根據專業諮詢公司 Gemdax 合伙人 Anish Aggarwal 表示,「目前,鑽石原石庫存保持在很低的水平。礦商賣出的鑽石原石供不應求,但賣給零售商的拋光鑽石供大於求。
  • 世界上,有比鑽石更硬的東西存在嗎?
    鑽石也稱之為「金剛石」,是一種天然礦物,是目前已知自然界中最為堅硬的物質,鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下,經過很長時間形成的一種由碳元素組成的單質晶體。由於鑽石的耐高溫、散熱快、透光性強,還能防腐蝕等特性,其在工業材料領域應用非常廣泛,有著不可替代的地位。
  • 鑽石證書的李代桃僵——GIA官方首次查實鑽石「套證」行為
    畢竟GIA列印在鑽石上的所謂「鐳射腰碼」早已不是什麼高科技了,在深圳的工廠中鑽石上刻印腰碼(一種特殊標記的「數字串」)的成本不會超過10元錢。而網絡中關於GIA鑽石證書的鑑定數據更是俯拾皆是,隨便百度一下搜個千八百條GIA鑽石證書信息十分輕鬆……而有些專業人員更是隨隨便便就可以拿到幾萬條甚至更多的GIA鑽石證書的信息。
  • 骨灰怎麼做鑽石?骨灰鑽石原理是什麼?
    骨灰鑽石的原理Manufacturing principle骨灰鑽石化學原理在於鑽石的基本成分是碳,而人體含有18%的碳,火化後的骨灰含有2%的碳,可被提取制煉鑽石。早在上世紀50年代,美國公司花費3年時間生產出世界上第一顆骨灰鑽石。
  • 莫桑鑽石和鑽石比哪一個效果更好?
    緬甸不產莫桑鑽石,莫桑鑽石是美國創造發明的,我國內地也會有生產製造,何時變為緬甸的土特產了,笑掉大牙。莫桑iloveyou14.com鑽石的騙局並不是說不能夠買莫桑鑽石,要買也需要買了懂得,是不是莫桑鑽石又別名莫桑石,近兩年來莫桑石走紅,自然肯定是粘了鑽石的光,要不然這類鑽石的替代物沒那樣快火起來,何況是人造合成的。
  • 世界最大鑽石交易所:允許合成鑽石交易
    與此同時,其他交易規則也正在制定當中,包括:要求兩種鑽石類型的業務實體分開;確保強有力的隔離措施,例如將天然鑽石和實驗室培育鑽石保存在不同的空間;要求對這兩類鑽石使用不同的庫存管理系統。
  • 鑽石等級怎麼劃分 鑽石的鑑別方法
    石是指經過琢磨的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鑽石的原石。鑽石作為一種頗為貴重的天然產物,是戒指等首飾首選元素。為防止買到人工鑽石等假冒仿製品,在購買鑽石飾品時就需要對鑽石有足夠的了解,尤其是它的鑑別方法以及鑽石的等級劃分,下面就讓acredo帶你探秘鑽石的相關知識。
  • 中國製造下,鑽石「騙局」被揭露!1克拉成本僅3000元,你買過嗎
    戴比爾斯靠著一句「鑽石恆久遠,一顆永流傳」,讓眾人知道了鑽石,並為他痴迷。創辦於1888年的戴比爾斯已有一百多年的歷史,也發展成為了該領域的「佼佼者」,成為全球最大、歷史最悠久的鑽石礦業公司。但是隨著時間的推移,人們對這句話有了新的理解:除了利益,沒有什麼東西是恆久遠的。
  • 「漂流的孤島」:「鑽石公主」號郵輪給出何種警示?
    (抗擊新冠肺炎)「漂流的孤島」:「鑽石公主」號郵輪給出何種警示?  中新社北京2月23日電 題:「漂流的孤島」:「鑽石公主」號郵輪給出何種警示?  作者 郭超凱 張子揚 李京澤  踏下「鑽石公主」號郵輪前,香港乘客黃雅馨決定好好化個妝,以紀念「重新回到這個世界」。
  • 盤點一下莫桑鑽以及培育鑽石
    ,關於莫桑鑽的知識小編在我在之前的文章裡面給大家講過,今天在這裡小編再強調一遍,莫桑鑽不是鑽石,它也不是培育鑽石。  之前比較火的那篇網文大家還記得嗎?「鑽石是21世紀最大的騙局」,這篇文章其實就是莫桑石銷售的一次網絡策劃。
  • 「硬核」蘇匠:鑽石中打磨出11朵玫瑰花
    尤其在近年來消費趨於年輕化,以及消費升級的市場新機遇下,子岡珠寶積極研發新品,擴充經營品類,提高產品品質與檔次,逐步將子岡品牌由單一的寶玉石產品,升級為玉、鑽等雕琢類為主的全品類珠寶品牌,以滿足新中產群體的新消費需求。子岡珠寶工坊前身為子岡玉坊。子岡人秉承「業精於勤,德積於誠」的座右銘,於2006年首次走出蘇州邁向全國,並一度問鼎玉石類珠寶終端的連鎖規模之最。
  • 人造鑽石行業「倖存者」力量鑽石衝擊創業板
    來源:斑馬消費觸媒粉配合石墨粉,加上添加劑,在高溫高壓作用下經過一系列生產流程,即可形成人造金剛石。其中一部分,作為人造鑽石出售,200元一克拉。非專業人士,絕對分不出哪一顆是天然鑽石,哪一顆是人造的。
  • 鑽石淨度LC和FL以及IF有什麼區別?
    在國內鑽石分級標準 GB/T 16554—2017 中,鑽石淨度LC是最高等級,表示「鏡下無瑕疵」級鑽石。而在GIA鑽石分級標準中,最高淨度等級為FL,其次是IF,兩者均代表無暇級鑽石,那麼鑽石淨度級別中LC和FL以及IF有什麼區別?
  • ...Vince預期每個月可以生產200克拉的合成鑽石,鑽石結構與在地底...
    【英國公司稱研發出空氣鑽石】據外媒報導,英國綠色能源企業Ecotricity創始人Dale Vince稱,已成功研發用大氣中的二氧化碳製造鑽石的技術。Vince預期每個月可以生產200克拉的合成鑽石,鑽石結構與在地底經幾十億年形成的天然鑽石一樣。