合成钻石的发展历史及研究现状

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　　早在18世纪后期就已经证实了钻石和石墨都是由碳组成，后来就开始了合成钻石的探索工作。1855年苏格兰化学家汉纳(Hanney)采用将碳溶于熔剂中并使之晶出钻石的方法来制造钻石。他用石蜡精和炭黑或煤烟作为碳的来源，将这种混合物置于一个长约50cm、直径10cm、内径约12mm的坚固金属管中，将管子的两端焊封，然后把管子置于炉中长时间加热。在高压下，有机物分解产生碳和氢。冷却后用酸溶去金属管，找出可能生成的钻石。在8 0次试验中，他认为有3次可能是成功的。但是后人证实他并未能成功地合成出钻石。

 

　　莫伊桑(Henri Mois san)是一位法国的药剂师，他采用铁做熔剂，将碳溶解的方法，使之晶出钻石。具体操作步骤是:将一个长2cm、直径1cm的圆铁柱置于碳坩埚中，铁柱周围放上糖粒状木炭，将坩埚放在电炉上加热，然后再将热坩埚投入冷水中;利用熔融铁固结时，因外部收缩而产生的内部高压使碳结晶成钻石:然后用酸将固结的铁溶解，取出里面的钻石。利用这种方法得到的"纯碳"组成的小晶体(0。1mm)，当时并未被确认为钻石。后人多次重复他的试验，都未能成功。

 

　　帕森斯是第一个利用可控压力来合成钻石的人。他希望将炽热的木炭置于受控的压力(16×l08 Pa)下能合成出钻石来，其结果失败了。可是，他对合成钻石的贡献是巨大的，因为他为合成钻石引进的先进技术，受控的压力和温度已接近了合成出钻石的条件。

 

　　汉纳、莫伊桑和帕森斯等早期试图合成钻石的工作者，皆因缺乏关于碳不同相之间热力学关系的知识和静态超高压、高温技术而失败。实际上合成钻石是在20世纪50~60年代，在静态超高压、高温技术有所进展的基础上合成成功的。

 

　　1953年，瑞士工程公司(ASEA)使用压力球装置，生产出40颗钻石小晶体，但未正式对外宣布。

　　1955年，美国通用电气公司( GE)宣布成功地合成了钻石。采用的是静压熔(溶)媒法(简称GE法)。

　　1959年，南非戴比尔斯公司(De Beers)发展了非常类似于美国通用电气公司的合成钻石的技术--外延生长技术，并于1 96 1年开始合成钻石的商业性生产。

　　1970年，美国通用电气公司宣布合成了克拉级(大于5 mm)的宝石级钻石。采用的也是GE法。

　　1985年，日本住友电气工业公司( Sumitomo Electric Industries)合成了黄色宝石级钻石。

　　1987年。南非戴比尔斯合成出了11。 14 ct的宝石级钻石;1990年又成功地合成出了质量很好的钻石单晶，重14。2 ct(是迄今最大的)。

　　1990年，俄罗斯宣布了利用"分裂球(split - sphere)法"或称BARS法生长合成钻石的工作成果。同年，美国通用电气公司也宣布合成出了具有特殊物理性能的宝石级钻石。这预示着钻石合成技术的新发展。

　　1997年6月，在美国拉斯维加斯珠宝展销会上，汤姆 查塔姆(Thom Chatham)公司推出了该公司与俄罗斯合作生产的100颗合成钻坯。

 

　　我国从60年代起，由中国科学院物理研究所、一机部通用机械研究所、郑州磨料削磨具研究所和地质科学院等单位有关实验室，先后在开展静态超高压、高温技术研究工作的基础上，1963年研制成功细粒合成钻石，1965年生产出1~3。5mm的大颗粒钻石(指粒级大于1mm以上者)。目前我国合成钻石的生产点几乎遍及全国，产量逐年上升，质量不断提高，合成钻石制品的品种与数量也有很大发展。磨料级合成金刚石已立足于国内，不仅完全自给，还能出口;大颗粒合成钻石的制造技术已突破，但由于生长周期长、成本高，要求的工艺条件十分苛刻，迄今为止，仅停留于实验室研究，没右进行工业化或商业化生产。