要制造钻石,需要能够创造高压和高温环境的机器,这种环境类似于天然钻石形成的地球深处的条件。用于这一目的的两种主要机器是立方体压机和带式压机。
立方压机: 这种机器利用遍布整个结构的活塞来产生高温高压。这些活塞从不同方向提供压力,模拟钻石形成所需的自然条件。压机的设计目的是对放置在碳源(通常是高度精炼的石墨)中的小金刚石种子施加均匀的压力和热量。
带式压机: 该机器由通用电气公司开发,使用上下铁砧产生极高的压力(每平方英寸超过 150 万磅)和温度(超过 2000 摄氏度)。在这种环境下,碳源熔化并开始在种子周围形成钻石。1954 年,利用带式压机制造出第一颗可复制的实验室培育钻石。
这两种机器的设计都是为了复制钻石合成所需的高压高温(HPHT)条件。这一过程包括将金刚石种子置于富碳环境中,并在这些极端条件下直至形成金刚石。这种方法被称为 HPHT 合成钻石制造法。
除 HPHT 方法外,还有一种称为化学气相沉积(CVD)的技术。这种方法是将金刚石种子放入充满富碳气体的密封室中,加热到 800°C 左右。在这种条件下,气体开始在种子上沉积碳原子,使金刚石逐层生长。
每种方法都有其特定的应用领域,生产出的钻石具有独特的特性,由于其硬度和导热性,主要用于工业领域,但随着技术的进步,实验室培育的钻石也能达到宝石级的品质。
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