培育鑽石的出現

1796 年,英國化學家Smithson Tennant就已經證明「鑽石,只不過是平淡無奇的碳」。沒錯,鑽石和石墨一樣,都是純碳元素的異構物。因此人類對於製造出人工鑽石方法的探索從未放棄。經過了157年, 發現使碳成功變成鑽石的重要因素,是使用催化劑,也就是觸媒。而在1954年,美國奇異公司(GE) 成功發現了鐵族金屬的是合成鑽石的催化劑;並且在確認了可重複性後首次發佈使用靜壓熔媒法(簡稱GE法)成功合成鑽石。但事實上,早在1953年瑞典ASEA的一組科學家就已經合成出人造鑽石了。但有一說為當時並未發現合成鑽石的實用性,而另一個說法則是當時的實驗缺乏完整數據;固沒有發表。

鑽石的合成

密度與壓力

鑽石的密度為 3.52g/cm3,由於鑽石的成分單一(純碳)密度非常穩定。鑽石的密度比其他所有碳元素構成的物體都要高出將近兩倍。 純石墨的密度是2.25g/cm3,但是一般的石墨材料的密度則達不到1.8g/cm3。因此證實了鑽石的合成需要極高的壓力。

熱力學轉換

1872年,奧國的物理學家發現物質宏觀性質的熵entropy  ,指的原子排列的亂度(不規則的程度) ,加溫的最終效果是促使原子排列變亂提高熵值,而加壓則使原子排列規則化,降低熵值。

壓力所產生的效應通常和溫度相反,例如碳 :把石墨加壓可變成鑽石, 而把鑽石加溫可還原為石墨 (加壓會使體積減少,加溫則會使體積增加)。

產生壓力的方法

  1. 機械高溫加壓
  2. PVD物理氣相法
  3. CVD化學氣相法
  4. 觸媒法
  5. 雷射法(使用CO₂為碳源)
  6. 爆炸法

培育鑽石的發展

培育鑽石用途廣泛,硬度極高、導熱性是銅的五倍,在工業應用上有著極高的價值。投入培育鑽石產業的國家越來越多,產出的大小和品質也從微粉、細粒到可產出34克拉的寶石級培育鑽石,紀錄不斷刷新。

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