Ценность алмаза заключается в физических качествах, которые во многом обусловили возможности для раскрытия ювелирами уникальных декоративных свойств этого драгоценного камня. Но эти качества имеют значение уже на рынке или в процессе эксплуатации, а для добывающей промышленности важен тот факт, что на создание алмаза уходят миллионы лет.
Минерал формируется в особых условиях на глубине до 200 км и при температуре от 900 до 1300 °C. Казалось бы, должны возникать непреодолимые препятствия для повторения процесса создания алмаза на поверхности земли в более короткие сроки. Однако ученые научились создавать минерал даже при комнатной температуре.
Давняя мечта
Желание изготавливать алмазы на поверхности земли в комфортных для человека условиях давно овладело умами ювелиров, мечтавших получить более дешевое сырье для производства бриллиантов. Геологи в этом старались помогать, разрабатывая способы получения синтетических аналогов ценного минерала. Например, в 1950-х годах был сделан существенный прорыв в этом направлении, когда шведско-американская группа ученых открыла метод преобразования графита и расплавленного железа в искусственный алмаз.
На данный момент наиболее распространенным способом генерации синтетических алмазов является метод, при котором технологический процесс сопровождается воздействием повышенной температуры и высокого давления. Отметим, что в естественных условиях формирования алмаза на глубине действует давление, в пятьдесят раз превышающее показатель на поверхности земли. В рамках промышленной технологии давление и температура воздействуют на углерод, что и приводит к образованию синтетического алмаза.
Искусственные аналоги
Австралийские ученые заявили, что их технология позволяет изготавливать алмазы в условиях комнатной температуры всего за пять минут. Отмечается, что они смогли создать два типа алмазов. Первый представляет собой аналог минерала, используемого в ювелирном деле, а второй (лонсдейлит) обладает более высокими показателями твердости и, скорее, подойдет для применения в промышленности. Вторая разновидность также называется группой гексагональных алмазов, которые можно встретить только в определенных местах падения метеоритов.
Технологические нюансы
Одним из главных достижений исследователей стало то, что они смогли получить алмазы при комнатной температуре. Особенно это удивительно в случае с лонсдейлитом, твердость которого на 58% превосходит этот показатель природных алмазов. В то же время ученые не смогли обойтись без оказания повышенного давления на атомы углерода. Степень этого воздействия можно сравнить с нагрузкой от 640 африканских слонов, которая концентрируется в одной точке.
Изменение методики
Секрет технологии заключается именно в параметрах оказания этого давления. Оно очень высокое. Кроме того, применяются и особые условия его направления со сдвигом. Авторы технологии отмечают, что этот процесс с точки зрения физики можно выражать силой скручивания или скольжения. В результате атомы углерода перемещаются нужным образом, образовывая лонсдейлит.
В процессе изготовления применялась специальная алмазная наковальня.
Анализ полученных алмазов
Для понимания процессов формирования искусственных алмазов специалистам пришлось изучать структуру маленьких кусков разрезанного минерала под электронным микроскопом. В ходе исследования было замечено, что минералы формировались внутри полос, которые в итоге получили название «реки».
В процессе изучения специалисты применяли передовые технологии для анализа, включая инструментарий подразделения микроскопии и микроанализа при Мельбурнском королевском технологическом институте.
Искусственно создаваемые алмазы не предназначены для применения в качестве ювелирных изделий. Они займут свое место в промышленной индустрии для создания защитных экранов и режущей оснастки с уникальным сочетанием прочностных качеств.
На данном этапе ученые работают уже над другой задачей. Это оптимизация предложенной технологии для массового производства с минимальными экономическими издержками. Из сверхпрочных алмазов сегодня выпускается огромное количество инструментов и компонентов техники, к которой предъявляются высокие требования в плане долговечности и прочности.
Заключение
Алмаз – один из самых ценных минералов по своим прочностным качествам и по декоративным свойствам. Эксплуатационные характеристики сделали его привлекательным материалом для разных сфер применения. Но даже на сегодняшний день нельзя сказать, что ученые разгадали все тайны алмаза и тонкости его происхождения.
Австралийским исследователям удалось опытным путем продемонстрировать уникальный процесс образования данного минерала в условиях комнатной температуры и за рекордно короткое время. Результаты проделанной работы, вероятно, отразятся на практике применения алмазов в промышленности. Можно ожидать, что будет основано новое направление в производстве лонсдейлита, которое сделает его более распространенным и доступным материалом. Уже сейчас ученые заявляют, что производство большого количества искусственного алмаза является их долгосрочной целью.
Однако на одном алмазе исследования австралийских ученых не закончились. Был исследован механизм образования минерала с определенными характеристиками, но этот же метод может применяться и для других технически значимых материалов.
