人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是,大多数天然钻石含有微量氮,而人工钻石通常不含氮,正因为天然钻石的稀有性,人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。人工钻石是真钻石,天然钻石和人工钻石的主要元素是碳,它们的化学结构和外观基本相同,硬度也一致。
钻石还有合成的是吗?难道钻石不是天然的吗?
其实金刚石的爆炸合成技术思想早已被提出并在生产中得到了应用。与静压法在相平衡线附近的缓慢生长不同,爆炸法由于反应时间太快,体系主要处于成核过程,生长晶体的时间太短,因此形成的大多是小颗粒的微晶或聚集形成的聚晶体。与纳米金刚石其他合成方法比如水热合成、离子轰击、微波等离子体化学气相沉积相比,爆炸合成技术的反应速度更快、效率更高、能节省能源,目前已成为纳米金刚石的主要工业生产方式之一。
早期采用的爆炸合成技术是爆炸冲击法,以石墨为前躯体,通过炸药爆炸产生的冲击波压力及在其压力下产生的高温,使石墨发生相变,转变为金刚石。由于爆炸冲击法得率低、回收率低、不稳定的缺点,后续发展了爆轰合成法。爆轰合成法是以炸药为前躯体(通常采用TNT和RDX炸药为原料),在爆轰瞬间的高温高压条件下,利用负氧平衡炸药中在爆轰时没有被氧化的碳原子,经过聚集、晶化等一系列物理化学过程,形成含有金刚石相的纳米尺度碳颗粒集团。
有人说高温高压就能人工造钻石,与天然钻石会一样吗?你怎么看?
天然的钻石是在地球的深处,经过几亿、几十亿年的时间,高温高压的环境下自然形成的,火山喷发、地震等自然之力,将钻石从地表以下160公里的深处带到浅层地表。我们可以参照已挖出最深的洞来看,俄罗斯的科拉超深钻孔,仅约12.3公里,相对来说,160公里简直是遥不可及。天然的钻石是稀有的,不是自然界的钻石少,而是可获取的非常少,除了地球深处有大量钻石,木星、土星、天王星、海王星还会下钻石雨,其大气中的甲烷,在闪电的作用下变成煤灰型态的碳。
煤灰在沉降的过程中固化成石墨,高温高压的环境使之变成钻石。高温高压就能人工造钻石,第一批人工钻石是1954年在通用电气实验室制造的,在1600摄氏度高温和10万个大气压的环境下,使钻石晶种生长成钻石,利用晶种可以缩短钻石形成的时间。人工钻石是真钻石,天然钻石和人工钻石的主要元素是碳,它们的化学结构和外观基本相同,硬度也一致。
人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是,大多数天然钻石含有微量氮,而人工钻石通常不含氮,正因为天然钻石的稀有性,人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。绝大多数天然钻石是科学家所称的IA型钻石,IA型钻石含有大量的氮,呈团状或成对,目前这种钻石不能人工合成。因此,想要区分天然钻石还是人工钻石,只能用科学仪器微观鉴定,肉眼是分辨不出来的。