Искусственные бриллианты: как называются, как делают, для чего используют

Человек всегда старался постоянно что-то скопировать у природы. И совершенно понятно почему: мы не можем придумать чего-то более совершенно и качественного, чем те вещи, которые уже существуют вокруг нас. Человеческие самолеты похожи на птиц, наши высокоэтажные дома чем-то напоминают муравейники и т.д. Тут можно вспомнить огромное количество примеров, однако, речь не о том.

Сегодня мы с вами попытаемся разузнать, что такое искусственные бриллианты? На первый взгляд – это обычные яркие блестящие камни, которые неопытному глазу никак не отличить от настоящих кристаллов, выращенных в природных условиях, но не все так просто. Еще мы немного заглянем в технологию получения искусственных бриллиантов и в сферы их применения. Интересно?

Для каких целей используются искусственные кристаллы алмазов?

Основная сфера применения искусственных бриллиантов – это, конечно же, ювелирка. Проблема тут очень банальная. Натуральных камней на всех не хватает. Да, по миру уже открыто огромное количество мест добычи природных бриллиантов, однако все равно камушков очень мало, и в основном они достаются самым богатым людям мира сего. На прилавках обычных магазинов в основном лежат прекрасные искусственные бриллианты. Если вас эта новость немного поразила, то не расстраивайтесь. На самом деле синтетические камни по своим характеристикам намного примечательнее, чем их натуральные собратья. И это не удивительно, так как в природе идеально соблюсти условия выращивания кристаллов очень сложно, а вот в лаборатории это сделать не составляет никакого труда. Поэтому натуральные бриллианты обладают мелкими нюансами, по которым их чаще всего и отличают от искусственных камней.

Алмаз – это писк креативности природы, которая соединила в одном кристалле самый красивый и при этом самый прочный камень.

С момента синтеза первых искусственных алмазов в начале 50-х годов, интерес к этому уникальному, с точки зрения физических свойств, углеродному материалу возрос многократно. В кристалле алмаза все связи очень прочны. Это происходит потому, что атомы образуют непрерывный трехмерный каркас. Поэтому алмаз считается самым твердым веществом, найденным в природе. А еще его кристаллы сильно преломляют свет, поэтому самоцвет, погруженный в воду, практически незаметен.

Около 80% создаваемых алмазов применяются в промышленности и других областях человеческой жизни. Например, в производстве подшипников, наконечников для сверл. Совсем мелкие алмазы и осколки, непригодные для огранки, идут в качестве абразива для изготовления алмазного инструмента, необходимого для обработки твердых материалов и огранки самих алмазов.

Большую роль синтетический алмаз играет в электронике. Из них создают иглы, прослойки в микросхемах и счетчиках, чтобы сохранить теплопроводность и сопротивление. И это только примерный рынок сбыта, где можно реализовать качественные искусственные камни.

Самая главная роль производства алмазов сегодня – это применение камней в высокотехнологичных сферах. Кристаллы необходимы для создания мобильных телефонов.

Еще бриллианты используются при воспроизводстве лазерных лучей, применяемых в медицине: с их помощью лечат множество смертельных заболеваний. Поэтому, роль синтетических камней огромна.

Из чего делают искусственные бриллианты

История возникновения первых синтетических алмазов очень интересная. Наука никогда не стояла на месте и путем множественных и длительных экспериментов, человеку все-таки удалось получить красивейший по виду кристалл в искусственной среде. В основном синтетические алмазы сделаны из графита, однако чтобы превратить один материал в другой, человеку требует совершить не один круг танца с бубном. Давайте разберемся в уже отработанных и «новопридуманных» технологиях создания искусственных бриллиантов, чтобы понять, как это делается.

Немного истории или кто первым создал искусственный бриллиант

В природной среде алмазы образуются на глубине в несколько сот километров под поверхностью земли, при высокой температуре и давлении, а затем выносятся на поверхность магматическими породами.

Этот процесс много лет пытались сымитировать в лаборатории еще с 18-го века. Тогда ученым стало понятно, что алмаз по своему строению является углеродом. Но реально первые настоящие достойные внимания синтетические кристаллы получились только в середине ХХ-го века. Технология, разработанная в те годы, до сих пор остается самым распространенным коммерческим способом получения недорогих технических алмазов и алмазного порошка.

Огромное количество заявлений о синтезе искусственных алмазов было задокументировано в период между 1879 и 1928 годами. Ученые проанализировали все эти документы, но ни одно из открытий не подтвердилось. В 1939 году советский ученый О. Лейпунский вычислил необходимые для успешного исхода опытов величины давления: минимум 60.000 атмосфер. Но только в 1972 году этому человеку был выдан диплом на открытие закономерности образования алмазов. Систематические исследования по выращиванию алмазов были целенаправленно запущены в 1940-х в США, Швеции и СССР. Впервые воспроизводимый синтез был выполнен в 1953 году: шведский ученый Бальцар фон Платен сконструировал установку, в которой кубический образец сжимался шестью поршнями с разных сторон. 15 сентября 1953 года на ней были получены первые в мире искусственные алмазы.

Для производства неприродных кристаллов используется несколько технологий. Исторически первый, и основной на сегодня – использование высокого давления и высокой температуры (high pressure high temperature – HPHT). Оборудование для этого метода – многотонные прессы, которые могут развивать давление до 5 ГПа при 1500 °C. Второй метод – химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition — CVD).

Классический способ № 1 HPHT

Конечно, подробности и нюансы технологии создания дорогущих кристаллов вам никто и никогда не расскажет в открытом доступе, так как некоторые захотят повторить технологию. Но некоторые моменты доступны человеку в СМИ.

HPHT процесс используется в промышленности для серийного производства алмазов.

Внутрь небольшой емкости складывают исходные материалы: графит и железо-никелево-кобальтовый расплав, выступающий в качестве растворителя и катализатора. Эту емкость обжимают с помощью пресса. Это необходимо для создания внутри емкости давления в размере от 50 тысяч атмосфер. Внутри резервуара поддерживается высокая температура – около 1300 градусов. Ученые говорят, что примерно в таких условиях рождаются алмазы в земных недрах. Растут такие кристаллы достаточно быстро: тридцатикаратный камень белого цвета (размером примерно в 2 сантиметра) выращивают всего за триста часов.

Таким способом производят около двадцати миллиардов карат искусственных алмазов в год. Сегодня, в эпоху освоения нанотехнологий, этот способ не считается самым перспективным, но, тем не менее, современные умы и наука значительно улучшили классическую технологию. Например, российская компания New Diamond Technology (NDT), основанная в Санкт-Петербурге, стала недавно рекордсменом в выращивании крупных алмазов именно по традиционному методу. Если еще каких-то 20 лет назад двухкаратный самоцвет считался гарантированно природным кристаллом, то сейчас на производстве выращивают все более и более крупные синтетические алмазы, которые по красоте и своим свойствам превосходят природные. А некоторые производители еще и устроили состязание на предмет, кто вырастит самый большой искусственный бриллиант в мире.

Специалисты считают, что ювелирный рынок будет все больше и большие переходить на искусственные аналоги, и проблема не только в цене. Сегодня экологические мотивы играют все большую роль в выборе покупателем того или иного камня. Синтетические камни создаются с помощью современных высоких технологий совершенно без вмешательства в природу, что играет немаловажную роль.

Химический метод № 2 CVD

Химическое осаждение кристаллов из газовой фазы – это метод получения алмазов, в котором камень формируется за счет налипания атомов углерода из водород-углеродной газовой смеси на базу (подложку).

Эта технология активно разрабатывалась научными группами в мире еще с 1980-х. Простота и гибкость метода позволили легко использовать его в лабораториях по всему миру. При выращивании алмазов по CVD можно:

CVD-процесс не требует высокого давления, что значительно упрощает технологию изготовления камней.

CVD-процесс включает в себя:

Несмотря на то, что CVD метод проще получить в лабораторных условиях, он имеет один недостаток. Эти алмазы очень часто содержат загрязнения из кремния. Это происходит по причине осаждения на подложку атомов, распыленных со смотровых окон рабочей камеры.

Взрывные методы получения кристаллов бриллиантов

Алмазные кристаллы, так называемые нанокристаллы, могут быть получены при детонации подходящей углерод-содержащей взрывчатки. Процесс производится в металлической камере. Во время взрыва происходит создание высокого давление и градиентного скачка температуры. Этих параметров достаточно для превращения углерода в бриллиант. Сразу после взрыва камеру погружают в воду, чтобы алмазы не превратились в обычный графит. Финальный кристалл всегда окружен графитовой оболочкой, поэтому требует длительного кипячения в азотной кислоте (около суток при 250 °C). Полученные этим способом порошки используются в основном в качестве абразивов. Основные производители — Китай, Россия, Белоруссия. Поступление на рынок в больших количествах началось приблизительно с начала 2000-х.

Как ученые научились получать искусственный алмазы, используя ультразвук

Еще один инновационный метод базируется на обработке графита при помощи высокомощного ультразвука. Сейчас этот метод демонстрируется в основном в лабораторных условиях.

Себестоимость получения алмазов таким способом сопоставима с HPHT-процессом, но качество получаемых алмазов заметно хуже. Эта методика синтеза кристаллов очень простая, но хорошие результаты были получены всего двумя научными сообществами, за счет этого технология пока не получила промышленного воплощения.

Как вы уже поняли, искусственно выращенный бриллиант по своим характеристикам ничем не отличается от его природного аналога.

Как оказалось, на процесс выращивания кристаллов влияет множество параметров:

Ученые говорят, что оптимизация всех этих процессов значительно улучшит и удешевить технологию получения алмазов, и в ближайшем будущем она может стать лидирующей на рынке.

Как называются искусственные бриллианты

Как вы уже поняли синтетические алмазы – это выращенные человеком кристаллы, которые создаются из того же углерода, что и натуральные. Эти камни имеют аналогичную природным самоцветам структуру, состав и физические свойства.

Однако есть еще одна группа камней, с прекрасным названием “бриллиантовые аналоги”. Что это за камни?

Сегодня существует две группы аналогов бриллиантов:

Мyaccaнит

Самый качественный, прочный и дорогой искусственный бриллиант. Химически этoт камень представляет собой карбид кремния или кapбopyнд. Этот кристалл равнодушен к внешним aгpeccивным воздействиям, лишен дефектов типa шероховатости или черных включений, присущих натуральному минералу.

Фианит

Этот камень представлен во многих цветах: от черного до белого прозрачного. Степень чистоты, яркости и блеска у этого минерала намного ниже чем у алмазов, что заметно влияет на стоимость вставок. Фианит тяжелее равного по размерам алмаза. Эта характеристика служит маркером при определении происхождения кристалла. Фианит сияет нe тaк яpкo, кaк бриллиант, но лучше отбрасывает блики.

Из негативных характеристик можно выделить такие:

Бесцветный сапфир

Прозрачный бесцветный сапфир – это прекрасный по внешнему виду драгоценный камень. Самоцвет непревзойденно красив, обладает высокой твердостью, из-за чего меньше подвергается износу, а благодаря яркому блеску очень похож на бриллиант. Иногда его называют лейкосапфиром.

Такие самоцветы находят применение как в качестве центральных вставок в изделиях из золота и платины, так и могут быть более доступной альтернативой «обсыпки» из бриллиантов. Размеры прозрачных неокрашенных корундов в ограненном виде редко превышают 5 карат.

Стразы

Стразы – это еще один заменитель бриллиантов. В качестве основы для создания таких вставок служит обычно стекло или полимер из акрила. Название для этих кристаллов было получено в честь ювелира Георга Страсса, который придумал технологию нанесения металлической пудры на стекло, для придания ему блеска.

Цены на искусственные алмазы

Если вы захотите по стоимости сравнить искусственный камень с натуральным кристаллом, то поймете, что цена может отличаться в два, три и больше раз. Тут строгой оценки дать просто невозможно.

По данным специалистов компании «Алроса», мирового российского лидера по добыче природных алмазов, объем производства синтетических кристаллов к 2025 году будет сопоставим с объемами добываемых природных алмазов.

Дело в том, что природные камни всегда содержат в себе какие-либо дефекты. Причем по этому признаку легко отличить настоящие бриллианты от искусственных. В мире существует даже несколько отдельных сертифицированных таблиц, в соответствии с которыми можно приблизительно оценить тот или иной камень. На стоимость настоящего бриллианта влияет:

В отличие от природных, искусственные камни намного красивее с точки зрения их внешнего вида. Однако технология создания также не на 100 % идеальна, поэтому камни тоже отличаются по блеску, прозрачности, цвету и другим параметрам.

Итак, из чего же состоит цена камня. Давайте разберемся подробно.

Караты

Карат – это единица измерения веса бриллианта. Иногда для определения веса бриллианта используется система баллов, где 100 баллов приравниваются к одному карату, то есть к 0,2 грамма. По некоторым оценкам считается, что цена бриллианта прямо пропорциональна его весу, это правило особенно верно для природных камней, но не всегда для искусственных представителей.

Чистота

Лабораторные бриллианты, как и природные, могут содержать в себе включения, т.е. внутренние дефекты камня, образующиеся в процессе его формирования. Часто включения бывают не различимыми невооруженным глазом, а только при помощи специальных микроскопов. Любые видимые включения в значительной мере снижают стоимость бриллианта.

Цвет

Геммологический институт Америки (Gemological Institute of America) – инстанция, которая занимается разработкой правил сравнения камней, оценивает цвет бриллианта буквами от D до Z, где D – совершенно бесцветный кристалл. Такие камешки считаются наиболее ценными. Бриллианту, обладающему различимым цветом, присваивается более низкая оценка. Искусственный бриллиант в той же степени может обладать окраской, что и природный бриллиант. Некоторые лаборатории экспериментируют с созданием бриллиантов фантазийных цветов: желтых, синих, голубых и розовых.

Лабораторный бриллиант всегда будет дешевле природного, поскольку стоимость камня напрямую зависит от его происхождения.

Огранка

Как ни странно, но огранка бриллианта также оказывает немалое влияние на его стоимость и качество. Опытному мастеру-огранщику известно, как раскрыть блеск камня и добиться необходимого преломления света. Плохая некачественная огранка, наоборот, снижает уровень естественного блеска бриллианта. Сегодня существует огромное количество огранок, в которые можно заключить бриллианты. Среди них:

Об огранках бриллиантов и о том, как обрабатывают природные и синтетические алмазы, вы можете прочесть тут.

Сертификация

Обычно в лаборатории обязательно отмечают камень при помощи микроскопического символа. Это делается для того, чтобы при проверке эксперт смог увидеть, что данный самородок выращен искусственным путем. Но все же это делается не всегда. Поэтому крайне важно запрашивать сертификат даже при покупке искусственного камня.

Форма

Форма бриллианта также оказывает сильное влияние на его стоимость. Причем здесь разницы нет, натуральный камень рассматривается или лабораторный.

Стоимость украшений с искусственными бриллиантами

Говорить о стоимости искусственных камней вне украшений, пожалуй, не стоит. Ведь мы сможем дать только слишком приблизительную оценку, которая не совсем интересна обыденным читателям. Давайте лучше поговорим о стоимости камней непосредственно вставленных в ювелирные украшения.

Например, роскошное кольцо из красного золота весом в 2,35 грамма с 29 бриллиантами будет стоить от 40 тысяч рублей. А небольшое кольцо на 1,97 грамм с 26 бриллиантами на 0,092 карата с чистотой камня 2 и качеством 3А будет стоить от 20 тысяч рублей.

В ближайшем будущем цены на настоящие алмазы будут все больше и больше расти. Специалисты это связывают с тем, что природные рудники кристаллов постепенно истощаются.

Золотые серьги на 2,04 грамма с английским замком в красном золоте с белыми 36-ю бриллиантами весом 0,183 карата будут стоять около 20 и более тысяч рублей. А маленькие гвоздики в красном золоте с двумя мелкими бриллиантами по 17 граней каждый весом 0,049 карат стоят сегодня от 25 тысяч рублей.

Намного дороже будут стоять браслеты со вставками из бриллиантов. Красивая вещица в красном золоте с 38 бриллиантами в 17 граней по 0,099 карат общим весом в 3,28 г обойдется в 50 и более тысяч. А такая же вещица с черными камнями весом в 9,29 грамм с 19-ю бриллиантами на 0,72 карата будет стоить от 100 тысяч рублей.

Итак, вы, наверное, уже поняли, что если вы хотите прикупить любимой подарок из настоящего природного камня, то придется продать почку, возможно и не одну. Да, мы конечно, шутим, никто ничего вам продавать не предлагает. Просто мы пытаемся для вас привести такой пример стоимости, который будет понятен для каждого. Гонка за настоящими камнями – это удел самых богатых мира сего. Простой люд больше покупает искусственные камни. По внешнему виду они не менее привлекательны, чем настоящие и более доступны по цене.