ألماس صناعي

Six non-faceted diamond crystals of 2–3 mm size; the diamond colors are yellow, green-yellow, green-blue, light-blue, light-blue and dark blue

الألماس الصناعي بألوان مختلفة مُهجن بتقنية الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية

تمكن العلماء من إنتاج ألماس صناعي (Synthetic diamond) معملياً، وذلك بتعريض الفحم (الكربون) لظروف من الضغط والحرارة مشابهة للتي يتعرض لها تحت الأرض. إلا أن نتاجه كان ضعيفاً غير متماسك البلورات كما الألماس الطبيعي.

الألماس الصناعي كما يعرف أيضاً بـ الألماس المُهجن في المختبر، الألماس المستنبت، أو الألماس المزروع. هو ألماس يُنتج بواسطة عملية خاضعة للرقابة، على النقيض عن الألماس الطبيعي الذي تم إنشاؤه بواسطة عمليات الجيولوجية، أو عمليات الألماس المقلد المصنوع من مادة غير الماس التي تبدو مشابهة للألماس الطبيعي. كما يُعرف الألماس الصناعي أيضًا على نطاق واسع باسم ""ألماس HPHT"" أو ""ألماس الترسيب الكيميائي للبخار CVD"" بعد طريقتي الإنتاج الشائعيتين (بالإشارة إلى طرق تكوين الكريستال لدرجات الحرارة المرتفعة والبخار الكيميائي، على التوالي). في حين أن مصطلح "اصطناعي" قد يرتبط أحيانًا بالمستهلكين للمنتجات المُقلدة، يصنع الألماس الصناعي من نفس مادة الألماس الطبيعي، كربون نقي متبلور في شكل ثلاثي الأبعاد متساوي الخواص.^[1] في الولايات المتحدة، أشارت مفوضية التجارة الفدرالية إلى أن المصطلحات "مُهجن في المختبر" و "مُصنع مختبر" و "[اسم الشركة المصنعة] الذي أُنشئ" "من شأنه أن ينقل طبيعة الحجر بشكل أكثر وضوحًا".^[1] تم توثيق العديد من الادعاءات المتعلقة بتخليق الماس بين عامي 1879 و 1928 ؛ تم تحليل معظم هذه المحاولات بعناية ولكن لم يتم تأكيد أي منها. وثقت العديد من الإدعاءات المتعلقة بإنشاء ألماس بين عامي 1879 و 1928، وحُللت معظم هذه المحاولات بعناية ولكن لم يتم تأكيد أي منها. في عام 1940، بدأ البحث المنهجي في الولايات المتحدة والسويد و الاتحاد السوڤيتي لزراعة الألماس باستخدام عمليات CVD و HPHT. تم الإبلاغ عن أول تركيب قابل للتكرار حوالي عام 1955. ولا تزالان هاتان العمليتان تهيمنان على إنتاج الماس الصناعي. والطريقة ثالثة، التي تُعرف بإسم تركيبة تفجير، دخلت سوق الألماس في أواخر التسعينيات. في هذه العملية، يتم إنشاء حبيبات الألماس بحجم نانومتر في تفجير المتفجرات المحتوية على الكربون. أما الطريقة الرابعة، فهي تكمن في معالجة الجرافيت(أجود أنواع الكربون) بقوة عالية تحت الموجات فوق الصوتية عُرض في المختبر، ولكن لايوجد له تطبيق تجاري حاليًا. تعتمد خصائص الماس الصناعي على تفاصيل عمليات التصنيع؛ ومع ذلك، فإن بعض الألماس الصناعي (سواء تم تشكيله بواسطة HPHT أو CVD) له خصائص مثل الصلابة، التوصيل الحراري و حركية الإلكترون التي تفوق تلك الخاصة الموجودة بمعظم الألماس المكون طبيعيًا. يستخدم الألماس الصناعي على نطاق واسع في مادة كاشطة، وفي أدوات القطع والتلميع وفي الأحواض الحرارية. يجري تطوير التطبيقات الإلكترونية للألماس الصناعي، بما في ذلك مقلاد عالية الطاقة في محطات الطاقة، وعالية التردد ترانزستور تأثير المجال و صمام ثنائي باعث للضوء . تستخدم كاشفات الماس الصناعي للضوء الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) أو الجسيمات عالية الطاقة في مرافق الأبحاث عالية الطاقة ومتاحة تجاريًا. وبسبب المزيج فريد من الترسيخ الحراري والكيميائي، والتمدد الحراري المنخفض وشفافية بصرية عالية في نطاق طيفي واسع، أصبح الماس الصناعي أكثر المواد شيوعًا للنوافذ البصرية ذات الطاقة العالية ليزر ثاني أكسيد الكربون ₂ و جيروترون((ميزر سيكلوتروني إلكتروني)). وتشير التقديرات إلى أن 98٪ من الطلب على الألماس الصناعي يتم توفيره بالماس الصناعي.^[2] يمكن تشذيب كل من ألماسات المُصنعة عن طريق CVD و HPHT إلى أحجار كريمة ويمكن إنتاج ألوان مختلفة: الأبيض والأصفر والبني والأزرق والأخضر والبرتقالي. خلق ظهور الأحجار الكريمة الصناعية في السوق مخاوف كبيرة في تجارة الألماس، ونتيجة لذلك طورت أجهزة وتقنيات خاصة التحليل الطيفي للتمييز بين الألماس الصناعي والطبيعي.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخياً

مويسن يحاول إنشاء الماس الصناعي باستخدام فرن القوس الكهربائي

قالب:مصادر أساسيةsection

بعد اكتشافه عام 1797، كان الألماس عبارة عن كربون نقي. ^[3]^{[بحاجة لمصدر غير رئيسي]}

مشروع الألماس GE

ملف:Beltpress.gif

A belt press produced in the 1980s by KOBELCO

التطورات اللاحقة

تقنيات التصنيع

هناك عدة طرق تستخدم لإنتاج الألماس الصناعي. تستخدم الطريقة الأصلية ضغطًا مرتفعًا ودرجة حرارة عالية (HPHT)، ولا تزال مستخدمة على نطاق واسع بسبب تكلفتها المنخفضة نسبيًا. وتتضمن العملية مكابس كبيرة يمكن أن تزن مئات الأطنان لإنتاج ضغط 5 & nbsp؛ GPa عند 1500 & nbsp؛ ° C. الطريقة الثانية، باستخدام ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، ينتج الكربون پلازما فوق ركيزة ترسب عليها ذرات الكربون لتكوين الماس. وتشمل الطرق الأخرى التكوين المتفجر (تكوين تفجير الماس النانوي و صوتنة محاليل الجرافيت.^[4]^[5]^[6]

ضغط عالي، حرارة عالية

ملف:Hydrostatic Synthesis.png

Schematic of a belt press

في طريقة HPHT، هناك ثلاثة تصميمات رئيسية للضغط تستخدم لتوفير الضغط ودرجة الحرارة اللازمتين لإنتاج الماس الصناعي: مكبس الحزام والضغط المكعب والكرة المنقسمة ( القضبان).توضع ذرات الألماس في قاع المكبس. ويُسخن الجزء الداخلي من المكبس فوق 1400 درجة مئوية ويذوب المعدن المذيب. يذيب المعدن المنصهر مصدره الكربون عالي النقاء، والذي يتم بعد ذلك نقله إلى ذرات الألماس الصغيرة و ترسيب، مكونًا ماسًا صناعيًا كبيرًا.^[7]

ملف:BARS4.svg

Schematic of a BARS system

ترسيب الأبخرة الكيميائية

ملف:Single-crystal CVD diamond disc.jpg

Free-standing single-crystal CVD diamond disc

Detonation of explosives

ملف:Detonationdiamond.jpg

Electron micrograph (TEM) of detonation nanodiamond

الخصائص

تقليديا، يعتبر عدم وجود عيوب الكريستال هو أهم صفة للألماس. فالنقاء والصفاء البلوري العالي يجعلان الألماس شفافًا وواضحًا، في حين أن صلابته، التبدد اللوني (اللمعان)، والاستقرار الكيميائي (جنبًا إلى جنب مع التسويق)، تجعله حجرًا كريمًا شائعًا. الموصلية الحرارية العالية مهمة أيضًا للتطبيقات التقنية. في هذه الحالة، يعتبر التبدد اللوني العالي خاصية جوهرية لجميع الألماس، تختلف خصائصها الأخرى اعتمادًا على كيفية إنشاء الألماس .^[8]

التبلور

الصلادة

الشوائب

التوصيل الحراري

الاستخدامات

أدوات التقطيع والتشغيل

الماس في أداة طحن الزاوية شفرة

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

أنظر أيضاً

Diamond simulant
Diamond enhancement
List of synthetic diamond manufacturers
Material properties of diamond
Moissanite
Poly(hydridocarbyne)
The Diamond Maker (1895): a short story by H. G. Wells inspired by Hannay and Moissan

المراجع

^ ^أ ^ب 16 C.F.R. Part 23: Guides For The Jewelry, Precious Metals, and Pewter Industries: Federal Trade Commission Letter Declining To Amend The Guides With Respect To Use Of The Term "Cultured", the U.S. Federal Trade Commission, July 21, 2008.
^ Zimnisky, Paul (يناير 22, 2013). "The state of 2013 global rough diamond supply". Resource Investor. Archived from the original on يناير 28, 2013. Retrieved فبراير 4, 2013. {{cite web}}: Unknown parameter |dead-url= ignored (|url-status= suggested) (help)
^
Tennant, Smithson (1797). "On the nature of the diamond". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 87: 123–127. doi:10.1098/rstl.1797.0005.
+ بعد اكتشافه عام 1797، كان الألماس عبارة عن كربون نقي. See also: −
- Lavoisier (1772) "Premier mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (First memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique (History of the Royal Academy of Sciences. With the Memoirs of Mathematics and Physics), part 2, 564–591.
+ −
- Lavoisier (1772) "Second mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (Second memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, part 2, 591–616.
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة CVD
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة ozawa
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة sonication
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة d_lab
^ Spear and Dismukes, pp. 308–309

فهرس

Barnard, A. S. (2000). The diamond formula: diamond synthesis-a gemological perspective. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-4244-6.
O'Donoghue, Michael (2006). Gems: their sources, descriptions and identification. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-5856-0.
Spear, K. E.; Dismukes, J. P. (1994). Synthetic diamond. Wiley-IEEE. ISBN 978-0-471-53589-8. {{cite book}}: Unknown parameter |lastauthoramp= ignored (|name-list-style= suggested) (help)

روابط خارجية

اقرأ نصاً ذا علاقة في

a letter refuting an early attempt to create a synthetic diamond.

Wild, Christoph (2008) "CVD Diamond Properties and useful Formula" CVD Diamond Booklet.
J. Davis (2003). "The New Diamond Age". Wired Magazine. 11 (09). Retrieved June 6, 2009.
"Putting the Squeeze on Materials". Retrieved May 5, 2009.
Srikanth, Varanasi; Akaishi, Minoru; Yamaoka, Shinobu; Yamada, Hirohshi; Taniguchi, Takashi (January 21, 2005). "Diamond Synthesis from Graphite in the Presence of MnCO3". Journal of the American Ceramic Society. 80 (3): 786–790. doi:10.1111/j.1151-2916.1997.tb02900.x.
"Shock-synthesized hexagonal diamonds in Younger Dryas boundary sediments". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (31): 12623–12628. July 20, 2009. Bibcode:2009PNAS..10612623K. doi:10.1073/pnas.0906374106. PMC 2722287. PMID 19620728. {{cite journal}}: Cite uses deprecated parameter |authors= (help)
Yarnell, Amanda (2004). "The Many Facets of Man Made Diamonds". Chemical & Engineering News. 82 (5): 26–31. doi:10.1021/cen-v082n005.p026. ISSN 0009-2347.
Schulz, William. "First Diamond Synthesis: 50 Years Later, A Murky Picture Of Who Deserves Credit". Chemical & Engineering News. 82 (5). ISSN 0009-2347.

[16CFR-1] أ ^ب 16 C.F.R. Part 23: Guides For The Jewelry, Precious Metals, and Pewter Industries: Federal Trade Commission Letter Declining To Amend The Guides With Respect To Use Of The Term "Cultured", the U.S. Federal Trade Commission, July 21, 2008.

[2] Zimnisky, Paul (يناير 22, 2013). "The state of 2013 global rough diamond supply". Resource Investor. Archived from the original on يناير 28, 2013. Retrieved فبراير 4, 2013. {{cite web}}: Unknown parameter |dead-url= ignored (|url-status= suggested) (help)

[3] Tennant, Smithson (1797). "On the nature of the diamond". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 87: 123–127. doi:10.1098/rstl.1797.0005.
+ بعد اكتشافه عام 1797، كان الألماس عبارة عن كربون نقي. See also: −
Lavoisier (1772) "Premier mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (First memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique (History of the Royal Academy of Sciences. With the Memoirs of Mathematics and Physics), part 2, 564–591.
+ −
Lavoisier (1772) "Second mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (Second memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, part 2, 591–616.

[4] Lavoisier (1772) "Premier mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (First memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique (History of the Royal Academy of Sciences. With the Memoirs of Mathematics and Physics), part 2, 564–591.

[5] Lavoisier (1772) "Second mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (Second memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, part 2, 591–616.

[CVD-4] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة CVD

[ozawa-5] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة ozawa

[sonication-6] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة sonication

[d_lab-7] خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة d_lab

[8] Spear and Dismukes, pp. 308–309

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]