鑽石也可以種出來?5個步驟,微波爐一樣的設備28天可以種出鑽石

2021-01-08 有料科普

鑽石已經成了婚禮中必不可少配飾,因為它象徵著長久的愛情,此外鑽石也被運用在其它的配飾上,例如權杖、王冠、佩劍等物品上,因此它也成為權力、尊貴、勇敢的象徵,這也足以證明鑽石在人們心中的地位。

人工種植鑽石的原理

鑽石是在地球上經過高溫高壓形成的一種石頭,其由99.98%的碳元素組成,因為其硬度非常高也被稱作「金剛石」,因為數量稀少,開採難度非常之大,所以其本身價值居高不下,所以有科學家利用一些方法從實驗室中「種」出了鑽石,其成色和天然鑽石沒有太大的差異,並且很環保。

俗話說「種豆得豆,種瓜得瓜」,那麼「種」鑽石在科技發展的今天也成為事實,實驗室中科學製備鑽石的原理和天然鑽石的形成方式都一樣,其過程通是過一個像微波爐一樣的設備(微波反應器),模仿天然鑽石高溫高壓的環境,再通過化學氣沉積就得到了大顆的人工鑽石。這種工藝被稱作為CVD工藝,那麼今天就為大家講解CVD工藝人工種植鑽石的步驟。

人工製作鑽石過程

首先需要一臺微波反應器,這種機器和微波爐一樣,只不過加入了高溫和高壓兩種功能,而且材質非常厚,需要抗高溫與高壓。

種植鑽石,肯定需要種子,人工鑽石的種子就是天然鑽石或者人工鑽石顆粒,也就是需要生成鑽石的載體。把這些顆粒均勻放到微波反應器中的平臺上,再蓋住蓋子。

為微波反應器中注入氫氣(H)與甲烷氣體(CH4),比例為1:4,這樣是為了形成等離子體,最後沉積到種子載體上,形成比較大的鑽石。

正式啟動微波反應器,將溫度調節到900-1200°C之間,甲烷氣體和氫氣會形成活化的碳氫物質。

可以看到活化的碳氫物會在高溫高壓下慢慢的附著在鑽石種子的原子上,鑽石種子會慢慢的經過沉積,慢慢增大。

最後留給的就是時間了,這個過程無限的重複到20-28天的時候,就可以關掉微波反應器,這個時候,之前放入的小顆粒鑽石種子在這個漫長的反映下,最終生成的人工鑽石比之前的種子大出幾何倍率的增長,如下圖中的鑽石晶體所示:

人工種植出來的鑽石形狀不一,規則也是千變萬化,這就需要鑽石切割師進行加工了,通過各種角度的切割與打磨,形成不同角度的反射剖面,在有光線介入的情況下就產生璀璨奪目的光芒了。

科技技術看起來很難,只要我們掌握了其中的原理與相關知識點就可以變成生產力,但是我們在利用這些科學原理的帶給我們方便的同時,我們也必須尊重這些科學機制,在這些科技生產後的廢棄物我們要認真處理回收,以免造成環境汙染。

感謝閱讀,我是有料的芒果,專著有料。

相關焦點

  • 中科院「種」出鑽石,7天長1克拉,鑽石能否淪為白菜價?
    「鑽石恆久遠,一顆永流傳」,這是戴比爾斯公司經典廣告語。這家私人公司主宰了全球四成鑽石開採和貿易。鑽石經過全方位的包裝和營銷成為「愛情」的象徵物,鑽石成為神話般的存在,這家公司也賺得盆滿缽滿。種下一顆種子,會長成一顆參天大樹,那麼「種」下一顆「鑽石」,能長成什麼呢?
  • 鑽石也能「種」!7天長出1克拉……怎麼回事?
    種花種糧都是常規操作,如今鑽石也能「種」出來了。中科院寧波材料所最近公布的一項「種」鑽石技術——在實驗室裡,一星期就可以「培育」一顆1克拉大小的鑽石。合成鑽石「純度」更高像種糧食一樣培育出鑽石,首先要有一個天然鑽石籽晶片。甲烷氣體相當於養分,在能量作用下,形成碳的等離子體。之後,像是灰塵一樣的等離子體在空氣中慢慢沉澱,附著在籽晶片上。周而復始,鑽石不斷「長大」。在實驗室環境下,鑽石每小時可以生長0.007毫米。大約一周,一顆1克拉大小的鑽石就可以「收穫」了。
  • 鑽石也能「種」!7天長出1克拉「純度」更高,這是咋回事?
    種花種糧都是常規操作,如今鑽石也能「種」出來了。中科院寧波材料所最近公布的一項「種」鑽石技術——在實驗室裡,一星期就可以「培育」一顆1克拉大小的鑽石。專家直言,目前國家重點實驗室和各大科研院校都致力於「種」鑽石,他們瞄準的是人工鑽石在高科技工業領域的廣泛應用。合成鑽石「純度」更高像種糧食一樣培育出鑽石,首先要有一個天然鑽石籽晶片。甲烷氣體相當於養分,在能量作用下,形成碳的等離子體。
  • 種瓜得瓜種豆得豆,鑽石竟然也能被種出來,學會就能發家致富
    只是因為各自的物理結構不一樣,同樣是碳構成的石墨卻非常地軟,而鑽石之所以擁有這麼特殊的屬性,與它形成的原因離不開關係。鑽石在地底強大的壓力擠壓了上百年的時間,最終形成的正八面體的物理結構。也正是因為這個原因,自然開採的鑽石比黃金還有稀有,所以鑽石的價格也就一直居高不下了。既然我們都知道鑽石與石墨的構成元素都是碳,那麼有沒有辦法利用人工製造的方法,製造出同樣堅硬的鑽石呢?
  • 告訴你中科院的鑽石是怎麼「種」出來的
    後來人們對設備和工藝進行了改進,在持續的高溫高壓下,可以用一星期期左右的時間得到5毫米大小的人造鑽石。並且這種製作工藝需要極複雜的設備和大量能源,高昂的成本也使大顆粒人造鑽石的價格居高不下。,但氫的加入可以使甲烷的轉化率從67.36%提高到77.5%,從而大大加快了鑽石合成的速度。
  • 手工摺紙漂亮的立體鑽石圖紙詳細教程,折出來就像真鑽石一樣
    大家好,今天小編帶給大家的是一顆立體鑽石,這顆鑽石雖然是紙折的,但形狀就跟真鑽石一模一樣。這顆鑽石作品是日本大師神谷哲史設計的,本人在此對大師的智慧表示敬意。我們不得不佩服藝術的神奇和具有巧奪天工之美!所以藝術是有靈魂的,我們要帶著一顆敬佩之心來學習這顆鑽石。
  • 揭秘珠寶界「可持續」環保新風 實驗室裡把鑽石「種」出來
    這裡的「培育」,指的就是在實驗室環境裡,實驗人員通過模擬自然界生成天然鑽石的生長環境,讓一顆鑽石種子「種」在實驗室的環境裡慢慢發育長大。天然鑽石由於生長環境的不可控,所以天然鑽石的獲得也是隨機的,但實驗室裡「種」出來的「培育鑽石」則擁有相對穩定的屬性。
  • 你知道嗎,頭髮可以變鑽石!
    通常來講,合成鑽石需要在1400攝氏度以上的高溫 、15-18萬個大氣壓的高壓條件下進行,用一顆很小的天然鑽石作為籽晶,加入碳源(石墨、鑽石粉等)和催化劑(Fe、Ni、Co及其合金都可以作為催化劑),讓這些生長材料在一個小的膠囊中逐漸「生長」,形成鑽石。
  • 科學家種鑽石1星期長1克拉,價格卻只有天然鑽石的六分之一
    今天,#科學家種鑽石1星期長1克拉#上了熱搜。原來在實驗室環境下,培育一顆1克拉的鑽石只需一星期,它的硬度和純淨度都可以媲美天然鑽石,但價格卻只有天然鑽石的六分之一,物美價廉的人造鑽石你會買嗎?據媒體報導,當碳原子成功集合於種子鑽石後,將會模仿它的晶體結構,以每小時0.006毫米的速度開始「生長」,待到幾天過後,1克拉的鑽石就被這樣「種」出來啦!報導稱,這種鑽石不僅質純而且價格更便宜,只需幾天時間,花2600元人民幣,就可以在實驗室種出鑽石。
  • 鑽石開採出來到加工,過程到底經歷了什麼
    國內珠寶行業經過了近三十年發展,對於國內的鑽石供應鏈模式具體是如何從上遊到下遊的加工到消費者手裡的,從中到底有什麼弊端,有哪些可以完全避免的溢價。我們一起來了解下國內鑽石供應鏈新模式--【克拉盛宴】。鑽石供應鏈包括鑽石勘探、開採、分揀、切割等環節以及拋光、珠寶製作、管理和最終產品的銷售。 1、鑽石供應鏈鑽石的勘探和發掘過程 鑽石是從地裡挖出來的通過採礦的五種主要類型:手工採礦、硬巖採礦、海洋採礦、露天採礦和砂礦挖掘。
  • 可以買合成鑽石嗎?合成鑽石能不能買
    合成鑽石近兩年受到越來越多關注,而人們對於合成鑽石的態度也是各有不容,有的認為合成鑽石是環保材料、物美價廉,值得購買;有的則認為合成鑽石是完完全全的冒牌貨,對此嗤之以鼻;那麼合成鑽石可以買嗎?合成鑽石指在實驗室或或工廠裡通過一定的技術與工藝流程製造出來的與天然鑽石的外觀、 化學成分和晶體結構完全相同的人工材料。它還有另外2種叫法:人造鑽石和培育鑽石。合成鑽石越接近天然鑽石的特性越好,目前合成鑽石在晶體結構的完整性、顆粒大小、透明度、各種美麗的色彩等方面已經可以與天然鑽石相媲美。而它們的折射率、色散和硬度等特性也是別無二致。
  • 科學網—生命鑽石:用另一種方式懷念
    但這對於崇尚入土為安以及總希望留個念想的人們來說,多少有一點遺憾。將骨灰化作鑽石,變成飾品一直戴在身上,或許可以彌補這樣的遺憾。 將哀思隨身攜帶 2007年1月28日,臺灣地區藝人許瑋倫車禍去世後,家人為了紀念她,取出部分骨灰送往美國,製成了4隻金黃色的「骨灰鑽石」戒指,每顆造價將近臺幣50萬元。
  • 未來天然鑽石與人造鑽石可以做到共存嗎?
    天然鑽石與人造鑽石的博弈仍在繼續。 資料記載,人類從鑽石(天然)開採以來,共採出鑽石350噸左右,即17.5億克拉,全世界每年開採鑽石在9000萬~1億克拉,其中寶石級佔17%~20%。20%寶石級鑽石價值相當於80%工業級金剛石價值的5倍。
  • CVD鑽石
    歷史1954年,人造鑽石首次成功合成,當時,一批美國CVD鑽石公司的研究員在實驗室裡製造出一顆鑽石,他們仿造鑽石在自然界形成的環境,給碳加以極度的高溫順高壓。同樣在上個世紀五十年代,另一種製造合成鑽石的方法被研發成功,這種化學氣相沉積(CVD)的方法,在很低壓力和相對低的溫度下,將碳從含碳的混合氣體沉積成鑽石基體。
  • 鑽石的來源,鑽石是怎樣形成並被切割的?
    珠寶店裡有很多人在駐足徘徊,想要給他們的愛人選一款鑽石,熱情的營業員在給年輕的客戶解釋著鑽石的4C;切工、淨度.克拉和顏色,說明為什麼這顆鑽石比旁邊的一顆要好。為什麼人們會對鑽石如此熱衷呢?所謂鑽石,其實就是以最規則形狀排列的碳。碳就是那種構成能們身體18%體重的素。在許多國家,沒一種寶石比鑽石更受人青睞。而實際上,鑽石和許多其他貴重寶石是一樣的。
  • 白俄羅斯鑽石「種植」工廠揭密,10人每3天「收割」上百顆原鑽
    2000°C,壓力可以升高到2萬個大氣壓。金屬在此過程中熔化,而石墨則沉積在晶種上。生長一個大或幾個較小的晶體的過程平均持續12到13天。剩下的3人前往聖彼得堡和莫斯科,這就是世界上三個最初的人造鑽石中心。車間共有10名員工操作120個分裂球和幾十個氣瓶。
  • 骨灰怎麼做鑽石?骨灰鑽石原理是什麼?
    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。到現在為止,骨灰鑽石的技術已經經歷了三次技術更新換代,製作材料也有所延伸、比如毛髮、指甲等。骨灰鑽石在肉眼上與天然鑽石無異,甚至在淨度和顏色方面超越超越了天然鑽石。
  • 鑽石能養殖?鑽石「養殖」的時代來了?人工鑽石會取代天然鑽石嗎
    這些人造鑽石,光憑肉眼看不出與天然鑽石的分別,以幾可亂真也不足以形容,因為它們確實跟鑽石一樣由碳原子以特定結構組成,絕非蘇聯鑽、莫桑石或水晶等仿鑽之流。這些碳離子會模仿鑽石的正八面體結構,然後附著在「種子」表面,以每小時0.006 毫米的速度瘋狂生長。接著再等幾天時間,就可以拿去切割拋光,而形成一顆與天然鑽石一樣結構的鑽石。聽起來稀奇的人造鑽,其實已經是上個世紀的新聞了。在1950 年代,科學家就研究出合成鑽石的技術,但在當時去除雜質的技術還很粗糙,造出來的鑽石大多都供工業用。
  • 為什麼黃金可以買鑽石,鑽石卻不可買黃金?看完你就知道了
    中國人非常崇尚黃金,從結婚就可以看出,但女方嫁到男方家時,男方家一定要給女方準備「三金」或者是「五金」。其中最受現在年輕人追捧的就是鑽戒,使得鑽石的價格一時間竟也與黃金並無差別,甚至達到更高。但其實鑽石本質上就是硬度極大的金剛石,全世界的鑽石儲備量也很大,價值飆升到這麼高,靠得都是品牌效應和廣告。
  • 中科院開始「種」鑽石了,什麼方法呢?震撼不容錯過!
    中科院「種」出了鑽石,在實驗室環境下,一星期即可培育一顆1克拉的鑽石,其硬度和純淨度都可以媲美天然鑽石,價格卻只有天然鑽石的六分之一。從甲烷氣體中分裂出的碳原子沉積在「種子鑽石」上(化學氣相沉積法),然後就會以每小時0.007毫米的速度「生長」。