เพชรสังเคราะห์มีประเภทใดบ้างและผลิตขึ้นมาอย่างไร? จะเลือกอย่างไร?

。มีสามวิธีหลักในการผลิตเพชรอุตสาหกรรม นั่นคือ เพชรสังเคราะห์ ได้แก่ แรงดันสูงอุณหภูมิสูง (HPHT), วิธีการระเบิด และการสะสมไอเคมี (CVD) บทความต่อไปนี้จะแนะนำวิธีการผลิตเพชรทั้งสามประเภทนี้โดยย่อ รวมถึงคุณลักษณะของเพชรที่ผลิตได้ เพื่อให้ลูกค้าเข้าใจและค้นหาตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดได้

1. อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง (HPHT)

อย่างที่เราทราบกันดีว่าเพชรประกอบด้วยองค์ประกอบเพียงชนิดเดียว คือ คาร์บอน (C) กราไฟต์ประกอบด้วยคาร์บอน (C) เช่นกัน แต่มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน โครงสร้าง SP² ของกราไฟต์เป็นระนาบโมเลกุลสองมิติที่มีการประสานงานสามทาง (CN = 3) ในขณะที่โครงสร้าง SP³ ของเพชรเป็นโครงสร้างโมเลกุลสามมิติที่มีการประสานงานสี่ทาง (CN = 4) ดังนั้นตราบใดที่กราไฟต์ได้รับแรงกดดันและอุณหภูมิที่เพียงพอ นั่นคือ พลังงานที่เพียงพอ และตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ก็สามารถเปลี่ยนเป็นเพชรได้ โดยทั่วไปการแปลงกราไฟท์ให้เป็นเพชรต้องใช้ความร้อนที่สูงถึง 1,200-1,500 องศาเซลเซียส และแรงดันรวม 50,000-70,000 บรรยากาศ มีวิธีการผลิตหลักสองวิธีสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว คือ ด้านบนสองด้านและด้านบนหกด้าน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนการผลิตและประสิทธิภาพการผลิตของท็อปหกเหลี่ยมอาจต่ำกว่าท็อปสองด้าน ปัจจุบันเพชรที่ทนอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงมากกว่า 90% ผลิตจากวิธีนี้

2. วิธีการระเบิด

การผลิตเพชรโดยวิธีระเบิดมี 2 ประเภท:

1. การสังเคราะห์โดยตรง: วัตถุระเบิดถูกจุดไฟในพื้นที่ปิด เนื่องมาจากการระเบิดของแก๊สในอวกาศ ทำให้อะตอมคาร์บอนจำนวนมากชนกันจนเกิดแรงดันสูง เมื่อไม่มีออกซิเจน อะตอมคาร์บอนในวัตถุระเบิดจะถูกบีบอัดให้กลายเป็นตะกรันทันที อนุภาคเพชรที่ได้ด้วยวิธีนี้มีขนาดเล็กมากและมีพื้นผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงสามารถดูดซับสิ่งสกปรกได้ในปริมาณมาก วิธีการสังเคราะห์ตรงนี้เหมาะสำหรับการผลิตนาโนเพชรผลึกเดี่ยว
2. การใช้คลื่นกระแทกอัลตราโซนิกกระทบกราไฟท์: วิธีการระเบิดอีกวิธีหนึ่งคือการใช้คลื่นกระแทกอัลตราโซนิกกระทบกราไฟท์ เพื่อให้กราไฟท์เปลี่ยนเป็นเพชรไมครอนหรือนาโนทันที การผลิตนั้นจริงๆ แล้วคือการผสมกราไฟท์และผงทองแดงให้เข้ากัน จากนั้นจึงใช้การอัดแบบไอโซสแตติกเพื่อสร้างแท่งกลม แท่งกลมถูกปิดผนึกด้วยท่อเหล็กที่มีกำแพงกั้นสูญญากาศ และบรรจุวัตถุระเบิดหลายตันไว้รอบๆ หลังจากจุดไฟระเบิดแล้ว ท่อเหล็กจะถูกบีบจากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง กราไฟท์ในท่อจะสัมผัสได้ถึงอุณหภูมิประมาณหลายพันองศาและความดันบรรยากาศ 200,000 ถึง 300,000 องศาทันที ภายในเวลาไม่กี่ไมโครวินาที กราไฟท์จะถูกแปลงเป็นเพชร เพชรที่ผลิตด้วยวิธีการผลิตนี้มีลักษณะเป็นผลึกหลายผลึกที่มีตำหนิจำนวนมาก และมีลักษณะเหมือนป๊อปคอร์นหรือมันฝรั่ง ดังนั้นวิธีนี้จึงใช้เป็นหลักในการผลิตเพชรโพลีคริสตัลลีนระดับนาโนหรือไมโคร

3. การสะสมไอ (CVD)

การสะสมไอระเหยคือเพชร CVD เป็นวิธีการเพาะพันธุ์เพชรที่ค่อนข้างใหม่

ห้องสูญญากาศจะเต็มไปด้วยก๊าซที่มีคาร์บอน (ก๊าซมีเทน) และเกิดพลาสมาคาร์บอนที่ด้านล่างของห้องสูญญากาศ พลาสม่าจะถูกสะสมอย่างต่อเนื่องบนชั้นคาร์บอนที่ด้านล่างของห้องแรงดัน กระบวนการตกผลึกทั้งหมดจะใช้เวลานานหลายสัปดาห์ โดยทั่วไปแล้วผลึกเกล็ดที่ได้จะมีขอบหยาบสีดำ โดยทั่วไปแล้วผลึกจะมีสีน้ำตาล แต่สามารถขจัดออกได้ด้วยการให้ความร้อน ผลึกเพชรที่ปลูกโดยใช้วิธีสังเคราะห์ CVD ส่วนใหญ่จะมีสีน้ำตาลหรือสีเทาอ่อน แต่หากเติมไนโตรเจนหรือโบรอนในปริมาณเล็กน้อยลงในห้องสุญญากาศ ก็สามารถปลูกผลึกสีเหลือง สีชมพูส้ม หรือสีน้ำเงินได้ วิธีนี้ยังใช้ในการปลูกคริสตัลไร้สีได้ แต่วงจรการเจริญเติบโตจะนานกว่า เพชรส่วนใหญ่ที่ปลูกโดยการสังเคราะห์ CVD จะเป็นประเภท IIa ในขณะที่เพชรไร้สีส่วนใหญ่ที่ปลูกโดยการสังเคราะห์ CVD ในท้องตลาดจะเป็นผลึกสีน้ำตาลที่ถูกฟอกขาวโดยการอบด้วย HPHT เพชรที่ปลูกโดยใช้วิธีสังเคราะห์ CVD และวิธีสังเคราะห์ HPHT จะมีคุณสมบัติทางอัญมณีที่แตกต่างกัน เพชรที่ปลูกโดยใช้วิธีสังเคราะห์ CVD มีแนวโน้มว่าจะมีความโปร่งใสสูงกว่า และแทบไม่มีสิ่งเจือปนเล็กๆ สีเข้มเลย