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洛陽文旅送旅客“鉆石”熱搜背后：鉆石的合成與改色
2024年初，哈爾濱冰雪大世界吸引了國內(nèi)外眾多游客，東北老鐵的熱情好客給眾多游客留下了深刻印象，隨之而來的是全國各省相互贈禮回謝熱情“爾濱們"。廣西砂糖橘、黑龍江的蔓越莓、四川的魚子醬、河南的大鉆石······
這些大眾印象中進(jìn)口貨、奢侈品，如今竟成了咱們國家的“土特產(chǎn)"。洛陽文旅高鐵站送旅客大克拉鉆石的操作更惹得網(wǎng)友們羨慕，今天就先來聊一聊河南的鉆石。
鉆石是經(jīng)過一系列工藝琢磨而成的金剛石，而金剛石是一種由碳元素組成的晶體，經(jīng)過地球內(nèi)部高溫高壓的作用下形成，是一種天然礦物。純凈的鉆石具有許多優(yōu)異的物理化學(xué)性能，高硬度、高折射率、高熱導(dǎo)率等性能使其廣泛應(yīng)用與工業(yè)切磨、寶石材料、環(huán)境防護(hù)等方向。但天然鉆石來源于地球內(nèi)部，成型與開采困難，成本高等缺點，使其無法廣泛應(yīng)用，因此人造金剛石應(yīng)運(yùn)而生。
（金剛石的晶體結(jié)構(gòu)）
人造鉆石是人們通過模擬天然鉆石的形成條件而生產(chǎn)出的，其屬于同一種碳元素的晶體，擁有著相同的物理化學(xué)性質(zhì)，并且在折射率、透明度等方面可與天然金剛石媲美。
目前，人造鉆石石有兩種方式，一種是化學(xué)氣相沉積工藝（CVD），在高溫等離子在高溫等離子的作用下，含碳?xì)怏w被離解，碳原子在基底上沉積成鉆石膜，其生長環(huán)境更多的是通入氣體，因而難以進(jìn)入雜質(zhì)，純度更高，但生長周期較長，金剛石的大小也較小。
另一種是高溫高壓工藝（HPHT），以石墨、金剛石粉或石墨－金剛石粉為碳源，在高溫高壓、金屬觸媒等生長環(huán)境中形成的等軸晶系晶質(zhì)體，能夠在較短時間內(nèi)生成較大的金剛石，產(chǎn)量較高，但由于與金屬溶媒等接觸，會生成部分雜質(zhì)，其純度稍差。
（不同顏色鉆石）
同時，不同顏色的鉆石也具有不同的價值，天然鉆石或初步合成的鉆石常常呈現(xiàn)黃色或無色，但藍(lán)色、粉色等更加艷麗的顏色同樣深受人們喜愛。鉆石顏色的產(chǎn)生原因，是因為有了不同的致色因子才導(dǎo)致了不同的顏色。
鉆石的顏色常與其所含微量元素有關(guān)，例如，無其他雜質(zhì)時，鉆石呈現(xiàn)無色；含有不同含量的N元素時，會形成深淺度不同的黃色鉆石；含有一定量的B元素時，會形成藍(lán)色；紅寶石和藍(lán)寶石的化學(xué)成分是Al2O3，不含雜質(zhì)時，同樣呈現(xiàn)無色，當(dāng)含有 0.9%-4%的鉻(Cr)元素時一般呈現(xiàn)紅色，當(dāng)含有鐵(Fe)和鈦(Ti)時一般呈現(xiàn)藍(lán)色。
此外，鉆石的晶格缺陷、所受輻射等原因同樣會改變鉆石的顏色。因此如何合成一定尺寸的鉆石，并形成顏色受到了許多人的關(guān)注。
目前鉆石的合成通常在5-6Gpa與1500℃左右，并加入金屬溶媒，第一次合成的鉆石通常為黃色到棕色的顏色，而鉆石的改色可以通過HPHT處理、輻照處理等處理技術(shù)，使鉆石內(nèi)部產(chǎn)生或修復(fù)缺陷，使鉆石的顏色等級提高或形成更具吸引力的顏色，以提高鉆石的價值和經(jīng)濟(jì)效益。
對鉆石進(jìn)行HPHT處理實驗的研究可追溯到上世紀(jì)，許多國家開展了鉆石HPHT處理實驗的研究，例如，在2000 年 Reinitz 等人表示將Ⅰa 型天然棕色鉆石溫壓條件設(shè)置為 6GPa、2100℃，可產(chǎn)生黃綠色-綠色的外觀，且具有效率高、成本低、商業(yè)利用率大等優(yōu)點。
（高溫高壓裝置與人造金剛石）
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