使用化学气相沉积(CVD)技术在实验室合成一颗钻石通常需要 4 到 6 周时间,而使用高压高温(HPHT)方法合成一颗 1 克拉的钻石则需要 8 到 10 个工作日。该工艺是在模拟天然形成过程的受控条件下培育钻石。
化学气相沉积(CVD):
在 CVD 工艺中,碳原子被引入一个离子气体反应器,钻石在该反应器中以低压和高温(通常为 700°C 至 1300°C)生长。气体分子逐层分离并在基底上生长。这种方法相对较慢,分子移动速度约为每小时 0.1-10 微米。使用金刚石种子生长出单晶金刚石大约需要 4 到 6 周的时间。生长时间直接影响钻石的最终尺寸,而且这一过程需要多次去除石墨层才能形成较大的钻石,因此既耗时又具有挑战性。高压高温(HPHT):
高压高温法涉及在受控环境中培育钻石,这种环境复制了形成人造钻石所需的地壳条件。这一过程通常需要 8 到 10 个工作日才能培育出 1 克拉的实验室钻石,而培育出 3 克拉的实验室钻石则需要一个月左右的时间。钻石的生长速度如果超过这些时限,就会破坏晶体结构,导致宝石碎裂。
历史背景:
一个多世纪以来,合成钻石一直是科学界关注的课题。早期的尝试,如亨利-莫桑(Henri Moissan)在 1893 年所做的尝试,包括将木炭加热到极端温度,但这些方法在科学上无法验证。直到近代才开发出可重复的工艺,从而可靠地生产出实验室培育的钻石。