كيف وأين يزرع أكبر الماس في العالم

يُزرع الماس الاصطناعي الأكبر والأعلى جودة اليوم بالقرب من سسترورتسك ، بالقرب من سانت بطرسبرغ. سنتحدث عن الشركة الروسية NDT وكيف يولد أفضل أصدقاء الفتيات في منشور اليوم.



تم إصدار شهادة الماس الاصطناعي القياسي الذي يبلغ وزنه 10.02 قيراط ، واللون E والنقاء VS1 من قبل معهد هونج كونج الدولي للأحجار الكريمة (IGI) التابع لشركة New Diamond Technology (NDT) الروسية. تعتبر الأحجار الكريمة ذات الخصائص المميزة لعالم المجوهرات ظاهرة تافهة تمامًا ، ولكن قطع الحجر الاصطناعي من الماس الاصطناعي بعيار 32 قيراط هو حدث لسوق الماس الاصطناعي ، وهو حدث فريد من نوعه.



يتركز الإنتاج الذي كان من الممكن زراعة بلورة قياسية عليه في ورشة صغيرة في أحد مجمعات التكنولوجيا بالقرب من سسترورتسك. إن قدرات المؤسسة محدودة بأكثر من ثلاثين مكابس هيدروليكية ، حيث تنمو في درجات الحرارة والضغوط العالية ، والميكرون بالميكرون ، والماس من أعلى مستويات الجودة. على لوحات التحكم في وحدات التحكم لكل ضغطة ، تنعكس المعلمات الحالية. "إن المبادئ العامة لتركيب الألماس معروفة جيدًا وقد تم استخدامها في الصناعة لأكثر من نصف قرن. قال مدير الإنتاج رومان كوليادين: "إن تفاصيل أنماط التوليف هي إحدى خبرات شركتنا". "... تحافظ مكيفات الهواء الدقيقة على المناخ المحلي في ورشة العمل إلى أقرب عشر درجة. علاوة على ذلك ، حتى المسودة الصغيرة يمكن أن تسبب انحرافًا غير مرغوب فيه في نظام درجة الحرارة ،التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور كبير في جودة الماس "، يضيف المتخصص.



رحلة قصيرة إلى التاريخ

جرت المحاولات الأولى لتجميع الماس الاصطناعي في نهاية القرن الثامن عشر ، عندما توصل العلماء إلى الاستنتاج النهائي بأن الكربون هو أساس الماس. منذ نهاية القرن التاسع عشر ، حاول العلماء تحويل أشكال رخيصة ورخيصة من الكربون (الفحم أو الجرافيت) إلى ماس صلب ولامع. وقد أدلى العديد من البيانات ببيانات النجاح ، بما في ذلك العلماء المعروفين ، بما في ذلك الكيميائي الفرنسي هنري مويسان والفيزيائي البريطاني ويليام كروكس. بعد ذلك إلى حد ما ، وجد أنه لا يمكن لأي منهم تقديم دليل حقيقي على النتيجة. تم الحصول على أول ماسة اصطناعية قدمت للعالم في عام 1954 في مختبر جنرال إلكتريك.

ومن المثير للاهتمام ، في عملية إنتاج الماس الاصطناعي في GE ، أنهم استرشدوا بـ "التكنولوجيا" التي تستخدمها الطبيعة نفسها. كما توقع الخبراء ، يتم تشكيل الماس الطبيعي عند درجة حرارة حوالي 1300 درجة مئوية وضغط حوالي 50000 ضغط جوي. في سُمك عباءة الكوكب على عمق مئات الكيلومترات تحت سطح الأرض. اللمبريت ، الكمبرليت والصخور النارية الأخرى تحمل بلورات إلى السطح. لمحاكاة الظروف الموصوفة في الظروف المختبرية ، استخدم متخصصو GE مكبسًا يضغط على خلية ، بداخلها يوضع الجرافيت وذوبان النيكل والكوبالت الحديدي ، والذي يعمل كمحفز ومذيب.

دعا خبراء جنرال إلكتريك تقنيتهم ​​HPHT (ارتفاع درجة حرارة الضغط العالي). بمرور الوقت ، تم أخذها كأساس للحصول على الماس التقني غير مكلفة ومسحوق الماس.

كيف يزرع الماس اليوم يعتمد

الإنتاج الصناعي للماس الاصطناعي اليوم بشكل أساسي على إحدى تقنيتين - تقنية HPHT المذكورة سابقًا وتكنولوجيا CVD. التقنيات الغريبة ، مثل تصنيع بلورات الماس النانوية من الجرافيت في الانفجار أو الطريقة التجريبية لإنتاج الماس الميكرون من تعليق جزيئات الجرافيت في المذيبات العضوية تحت تأثير التجويف بالموجات فوق الصوتية ، أقل استخدامًا.

HPHT

يتم تقليل التقنية إلى عملية بلورات أحادية من الماس في درجة حرارة عالية (حوالي 1500 درجة مئوية ، مع التدرج المطلوب) وضغط مرتفع (50-70 ألف ضغط جوي). تضغط المكبس الهيدروليكي حاوية خاصة ، يوجد بداخلها ذوبان معدني (الحديد والنيكل والكوبالت ، وما إلى ذلك) والجرافيت. على الركيزة ، يتم وضع بذور واحدة أو أكثر - بلورات صغيرة من الماس. يتدفق تيار كهربائي عبر الغرفة ، يسخن المنصهر إلى درجة الحرارة المطلوبة. في ظل هذه الظروف ، يعمل المعدن كمذيب ومحفز لبلورة الكربون على البذور في شكل الماس. تستمر عملية زراعة بلورات كبيرة أو عدة بلورات صغيرة في المتوسط ​​12-13 يومًا.



يصل الإنتاج الصناعي من الماس الاصطناعي وغبار الماس اليوم إلى مليارات القيراط في السنة. في السبعينيات ، باستخدام تقنية HPHT ، تعلموا أيضًا صناعة أحجار مجوهرات متوسطة الجودة يصل وزنها إلى 1 قيراط.

الأمراض القلبية الوعائية

منذ الستينيات ، عملت المختبرات الرائدة في العالم على تطوير تقنية تركيب الماس البديلة الأقل تكلفة - CVD (ترسيب البخار الكيميائي ، ترسيب بخار الغاز). في عملية التوليف ، يتم ترسيب الماس على ركيزة يتم تسخينها إلى 600-700 درجة مئوية من غاز الهيدروكربون ، الذي يتأين باستخدام إشعاع الميكروويف أو يسخن إلى درجات حرارة عالية. عند الترسيب على السيليكون أو الماس متعدد البلورات ، يتم الحصول على رقاقة متعددة البلورات ، والتي لها استخدام محدود في الإلكترونيات والبصريات. معدل النمو من 0.1 إلى 100 ميكرومتر / ساعة. عادة ما يقتصر سمك الألواح على 2-3 مم ، لذلك يمكن استخدام قطع الماس منها كمجوهرات ، ولكن حجمها ، كقاعدة عامة ، لا يتجاوز 1 قيراط.



جذبت إمكانات طريقة التجميع هذه في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين اهتمامًا كبيرًا لكل من الشركات الناشئة الصغيرة والشركات الكبيرة مثل Element Six ، وهي عضو في مجموعة De Beers الصناعية.



ظلت إمكانات طريقة HPHT حتى وقت قريب أقل بكثير من تقديرها. يقول نيكولاي خيكيناشفيلي: "عندما اشترينا معدات قبل عدة سنوات ، قلنا جميعًا بالإجماع أن المطابع الصناعية مناسبة فقط لتوليف مساحيق الماس". تم تركيز كل الاهتمام والموارد بشكل رئيسي على تحسين طريقة الأمراض القلبية الوعائية. في الوقت نفسه ، اعتبرت تقنية HPHT متخصصة ، لأن الغالبية العظمى من المتخصصين لم يعتقدوا ببساطة أنه يمكن استخدامها لزراعة بلورات كبيرة بما فيه الكفاية وعالية الجودة. ومع ذلك ، وفقًا لنيكولاي ، كان متخصصو NDT قادرين على اقتراح تقنية التوليف الخاصة بهم ، والتي تسمح لهم بالحصول على الماس من هذه النوعية والحجم ، والتي لا يمكن تحقيقها حتى هذه اللحظة إلا من خلال العمل مع البلورات الطبيعية. فيما يتعلق بتقنيات القطع ،ثم يزرع في المختبر ، ويتم معالجة الماس الطبيعي بنفس الطريقة.





سهم نيكولاي: "بالطبع ، لسنا الوحيدين الذين يزرعون ألماس أكبر من 5-6 قيراط". - ولكن من المؤكد أن جميع الشركات تخضع اليوم لمبدأ "اثنين من كل ثلاثة": كبير وعالي الجودة وقابل للتطبيق تجاريًا. كانت شركتنا هي الأولى في إتقان التكنولوجيا لإنتاج بلورات كبيرة من الماس عالي الجودة بتكلفة معقولة. يسمح لنا 32 مكبسًا بزراعة حوالي 3000 قيراط شهريًا ، وفي الوقت نفسه ، فإن جميع الأحجار ذات الجودة العالية هي الماس من فئات الألوان D و E و F والنقاء من أنقى IF إلى SI ، بشكل رئيسي من النوع الثاني. 80٪ من منتجاتنا عبارة عن ماس مجوهرات تزن من 0.5 إلى 1.5 قيراط ، على الرغم من أن القدرات التكنولوجية تسمح لنا بزراعة الماس المصنوع حسب الطلب من أي حجم. " كدليل على ما قيل ، أظهر نيكولاي للصحفيين بلورة بحجم عملة معدنية 10 روبل: "هذه ، على سبيل المثال ، 28 قيراطًا.بعد القطع نحصل على ماسة 15 قيراط ".



منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أعرب الاحتكار العالمي للماس ، قلق De Beers ، عن قلقه بشأن إمكانية دخول سوق مجوهرات الماس ، والتي ، وفقًا للإدارة ، يمكن أن تقوض أعمالها. ولكن ، كما أظهر الوقت ، فإن الماس الاصطناعي ليس منافسًا للأحجار الطبيعية ، حيث يحتل جزءًا لا يذكر من سوق المجوهرات بالمقارنة. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء تحسين تقنيات الإنتاج الخاصة بهم ، تم تطوير طرق البحث التي جعلت من الممكن تحديد الماس الاصطناعي بثقة ودقة. من بين السمات المميزة للتوليف ، يجب أن يطلق عليها شوائب معدنية ، وفي الماس غير الحديدية - قطاعات النمو المحددة بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأحجار الاصطناعية التي تم الحصول عليها باستخدام تقنية HPHT و CVD ، مقارنة بالماس الطبيعي في الأشعة فوق البنفسجية ، لها أنماط تألق مختلفة.



"ما رأي المستهلكين في الماس المزروع؟" يقول نيكولاي بشكل إيجابي ، "بشكل خاص الشباب المعاصر ، الذين اتضح لهم أنه من المهم أن تكون هذه الماسات خالية من النزاعات ويتم إنشاؤها بواسطة الأشخاص الذين يستخدمون التكنولوجيا العالية دون تدخل في الطبيعة". حسنًا ، والأهم من ذلك ، أن تكلفة هذه الأحجار تبلغ حوالي النصف. بالطبع ، يجب أن تعكس الشهادة أن الأحجار قد نمت ، ولكن من الواضح أن صاحب الخاتم بمثل هذا الماس لا يحتاج إلى حمل شهادة! في الوقت نفسه ، من حيث الخواص الفيزيائية والكيميائية ، فإن الماس الذي يزرع في مختبر NDT مطابق للماس الطبيعي ".

ما هو مشترك بين الماس والنيتروجين

اعتمادًا على محتوى النيتروجين ، يمكن تعيين الماس إلى أحد نوعين رئيسيين. يشمل الماس من النوع الأول ما يصل إلى 0.2 ٪ من النيتروجين ، ذراته تقع في مواقع الشبكة البلورية في مجموعات (Ia) أو بشكل فردي (Ib). الماس من هذا النوع الخاص يسود بين الماس الطبيعي (98٪). في معظم الأحيان ، هذه الأحجار ليست عديمة اللون. لا يحتوي الماس من النوع IIa على أي نيتروجين تقريبًا (أقل من 0.001٪). هذه البلورات في عالم المعادن الطبيعية نادرة ، فقط 1.8٪. عمليا لا يوجد (في 0.2 ٪ من الحالات) الماس الخالي من النيتروجين مع خليط من البورون (IIb) غير موجود. تحدد ذرات البورون في عقد الشبكة البلورية الموصلية الكهربائية وتعطي الماس لونًا مزرقًا.

الماس في الإنتاج الصناعي

الماس والمجوهرات تجارة مربحة للغاية لشركات NDT والشركات المماثلة ، ولكن اليوم واضح آخر ، أكثر أولوية ، وفي جميع الاحتمالات ، اتجاه طويل الأجل واضح للعيان. يحب المدير التقني لـ NDT Alexander Kolyadin أن يكرر: "إذا لم تتمكن من صنع أي شيء آخر من الماس ، اصنع ألماسة". في الواقع ، الصناعة هي أكثر اتجاهات السوق الواعدة للماس الاصطناعي الكبير عالي الجودة. يقول ألكسندر كوليادين: "لا يمكن استخدام ماسة طبيعية واحدة في البصريات أو الإلكترونيات الخاصة ، نظرًا لوجود الكثير من العيوب فيها في البداية. لكن الألواح المقطوعة من الماس في إنتاجنا لها شبكة كريستالية مثالية تقريبًا. لذلك ، بعض المنظمات البحثية التي نقدم لها عيناتنا للدراسة ،إنهم بالكاد يؤمنون بنتائج القياس التي تم الحصول عليها - فهي قريبة جدًا من المثالية. في الوقت نفسه ، من الممكن تحقيق نتيجة مهمة أخرى - لضمان تكرار الخصائص ، التي لها أهمية أساسية لعدد من المناطق الصناعية. الماس هو نوع من أحواض الحرارة ، ونوافذ للبصريات الخاصة والسنكروترونات ، وهي إلكترونيات كهربائية صغيرة ، والتي تعمل على إنشائها وتحسينها الآن في جميع أنحاء العالم. "على إنشاء وتحسين التي يعملون الآن في جميع أنحاء العالم ".على إنشاء وتحسين التي يعملون الآن في جميع أنحاء العالم ".

لا يزال نصيب الأسد من جانب الإيرادات في ميزانية الشركة يتم توفيره عن طريق مجوهرات الماس. في الوقت نفسه ، تشير الاتجاهات الناشئة إلى أن الطلب على الماس الاصطناعي وألواح الألماس الخاصة بالبصريات الخاصة والإلكترونيات الدقيقة وغيرها من المجالات الصناعية ذات التقنية العالية سيزداد تدريجيًا في السنوات القادمة.

"تمثل المنطقة الصناعية حتى الآن 20٪ من إنتاجنا ، ولكن في ثلاث سنوات نخطط لزيادة الإنتاج إلى 50٪ ، خاصة وأن الطلب ينمو بسرعة. الآن نصنع بشكل رئيسي لوحات 4 × 4 و 5 × 5 مم ، ونقطع عدة 7 × 7 و 8 × 8 مم وحتى 10 × 10 مم حسب الطلب ، ولكن من السابق لأوانه الحديث عن الإنتاج الضخم. يقول نيكولاي خيكيناشفيلي ، إن هدفنا التالي هو الانتقال إلى تصنيع إدراج الماس بوصة. هذا هو "الحجم الذهبي" والحد الأدنى الضروري ، الذي هو مطلوب للغاية في صناعة الإلكترونيات والبصريات الشامل. وللحصول على مثل هذه اللوحات ، تحتاج إلى زراعة بلورة ماسية تزن مائة قيراط ". وهم يخططون لتقديم أول "نماذج" من هذه اللوحات إلى NDT بحلول نهاية هذا العام.

_المصدر

هذا كل شيء ، كانت هناك خدمة بسيطة لاختيار المعدات المعقدة Dronk.Ru . لا تنسى الاشتراك في  مدونتنا ، سيكون هناك العديد من الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام. راعي المنشور هو خدمة استرداد النقود في  LetyShops . رد الأموال لأي مشتريات على الإنترنت. اقرأ المزيد عن خدمة استرداد النقود في مقالنا  اختر خدمة استرداد النقود للذكرى السادسة لـ Aliexpress.

Source: https://habr.com/ru/post/ar393875/