O diamentach sztucznych i diamentach szlifowanych. Podróż w przeszłość. Kiedy sztuczne diamenty trafią na półki sklepów jubilerskich?

Wygląda na to, że marka De Beers zdecydowała się kierować znaną dyplomatyczną zasadą „jeśli nie możesz stłumić zamieszek, prowadź je” i stać się monopolistą nie tylko na rynku naturalnych diamentów, ale także sztucznie hodowanych kamieni. Specjalnie do tych celów powstała marka Lightbox, która będzie sprzedawać biżuterię wyłącznie z wyhodowanymi kamieniami warunki laboratoryjne. Prosty, bezpretensjonalny design, tani - na co dzień.

„Syntetyczne diamenty to nic innego jak moda” – mówi Bruce Cleaver, Dyrektor generalny De Beersa. „Nie nadają się do oznaczania ważnych wydarzeń w życiu, które chciałbyś zapamiętać na długo”. Dyrektor finansowy firmy Nimesh Patel powtarza jego słowa: „Takie kamienie nie są czymś wyjątkowym. Jeśli zgubisz biżuterię z syntetycznym diamentem, prawdopodobnie nie będziesz bardzo zdenerwowany. Swoją drogą, to świetna alternatywa do dekoracji dla dziecka.”

Ogólnie rzecz biorąc, wprowadzając na rynek nową markę, głośniki De Beers zrobiły wszystko, co w ich mocy, aby reputacja diamentów laboratoryjnych spadła poniżej zera. I to pomimo tego, że już we wrześniu 2017 roku firma oficjalnie ogłosiła, że nigdy nie będzie sprzedawać sztucznie hodowanych diamentów, co było zrozumiałe i zrozumiałe: w przeciwnym razie wyglądałoby to na kanibalizm własnego biznesu.

Czy są jakieś różnice?

Temat sztucznie hodowanych diamentów był aktywnie rozwijany przez ostatnie dwa lata. Jedyne pytanie, które przez cały czas niepokoi opinię publiczną, brzmi: „Czym różnią się od naturalnych?”

Prawidłowa odpowiedź to praktycznie nic. Czysty węgiel. Skompresowany przez miliony lat procesów geologicznych lub sprężony przez osadzanie się pary w laboratorium. Co więcej, bezpośrednie tworzenie diamentu zarówno w środowisku naturalnym, jak i sztucznym wymaga mniej więcej tego samego czasu - dwóch do trzech tygodni. Tylko naturalny, a potem połóż się w nim na „trochę” skorupa Ziemska. Skład chemiczny To samo. Struktura krystaliczna też. Pod względem identyfikacji wizualnej bezbarwnych diamentów syntetycznych nie da się odróżnić od naturalnych nawet dla specjalisty przy 15-krotnym powiększeniu. Po specjalnym przeszkoleniu można nabrać podejrzeń – ale nic więcej.

„Właściwie nie jest to do końca prawdą” – mówi niezależny ekspert ds. biżuterii, który pracował dla De Beers przez 35 lat. „Podczas cięcia mistrz może z łatwością odróżnić diament naturalny od diamentu wyhodowanego w laboratorium; dla wprawnego oka struktura jest zauważalnie inna”.

Właściwie to właśnie w celu szczegółowego zbadania diamentów hodowanych przez człowieka kilka lat temu firma De Beers zorganizowała własne laboratorium Element Six do uprawy i badania syntetycznych diamentów w brytyjskim Berkshire.

Dimitri Otis / gettyimages.com

Obecnie większość diamentów hodowanych w laboratoriach stara się uchodzić za naturalne, co wymagało tak dokładnych i kosztownych badań przeprowadzonych przez firmę De Beers.

Zła wiadomość jest taka, że jeśli sztuczny kamień nie został wykryty przez ekspertów na poziomie produkcji biżuterii, to nie będziesz w stanie go określić w sklepie. Dobrą rzeczą jest to, że jest mało prawdopodobne, aby zrobił to ktoś inny, więc nigdy nie dowiesz się, że zostałeś oszukany. Ale sama szansa denerwuje nie tyle kupujących, co ekspertów i jubilerów - w końcu reputacja.

Ile to kosztuje?

A teraz oto główny punkt sztuczki De Beersa z marką Lightbox. Zanim marka została wprowadzona na rynek, biżuterię ze sztucznymi diamentami sprzedawało kilka amerykańskich firm (które również je produkowały) i to po cenie tylko o 30% niższej od ceny kamieni naturalnych.

Główną różnicą marketingową i przynętą dla kupujących była przyjazność dla środowiska i etyka kamieni laboratoryjnych. We wszystkich innych aspektach nowi gracze zastosowali tę samą ideę promocji („wartość do ważne punkty life”), podobny projekt, te same kroje. Mówiąc najprościej, „syntetyki” próbowały zagrać na polu naturalnych diamentów. Oznacza to, że rościł sobie prawo do części tłustego rynku, który De Beers przez lata zasilał kosztownymi kampaniami reklamowymi, wpajając kupującym chęć inwestowania w diamenty, płacąc za kamienie znacznie więcej niż ich rzeczywista wartość.

„Syntetyczny” czy „wyhodowany przez człowieka”?

Diamenty syntetyczne pojawiły się na rynku w wyjątkowo nieudanej reputacji: próbując imitować naturalne diamenty w dużej partii naturalnych małych diamentów o wadze do półtora karata. A to, jak każde drobne oszustwo, nie mogło wzbudzić zaufania do pomysłu jako całości.

Jednakże, sztuczne diamenty Szybko osiągnęli poziom małych marek jubilerskich, które dbają o środowisko i etykę. Najbardziej znane z nich to Diamond Foundry (inwestorzy Leonardo DiCaprio i Miroslava Duma), Orro, Gordan Max, Innocent Stone, Carat i kilkanaście innych. Większość zakładów produkcyjnych zlokalizowana jest w Ameryce i Azji, choć w Sestroretsku znajduje się jedno dość znane laboratorium wśród profesjonalistów - to właśnie tutaj dwa lata temu wyhodowano największy sztuczny niebieski diament o wadze 5 karatów.

Dzięki wspólnym wysiłkom idea wyjątkowej wyjątkowości i wartości syntetycznych diamentów została przekazana dziennikarzom, którzy przejęli ideę innowacyjności i etyki, a następnie konsumentom.

Firmy wydobywające diamenty zjednoczyły się, próbując przekonać opinię publiczną, że kamienie syntetyczne „nie mają duszy ani boskiego dotyku”. Na rynku pojawiły się kampanie reklamowe „Rzeczywisty jest rzadki, prawdziwy jest diamentem”. Jednocześnie w reklamie przedstawiono 20-karatowy kamień o wyjątkowej czystości i przezroczystości oraz kampania reklamowa jak rozumiemy, przeznaczony jest dla nabywców całkiem zwyczajnych diamentów o maksymalnej masie do dwóch karatów, które trudno zaliczyć do rzadkich. Ale tu pojawia się paradoks: im więcej jubilerów i firm wydobywczych mówi się o różnicy we właściwościach, „rzadkości” i „wyjątkowości” kamienie naturalne tym bardziej przyczyniły się do spopularyzowania syntetycznych. Pod koniec roku prasa zmieniła ton z protekcjonalnego na pełen szacunku: epitet „syntetyczny” o wyraźnie negatywnej konotacji został zastąpiony bardziej atrakcyjnym – „wyhodowany przez człowieka”. Diamantaire byli poważnie zaniepokojeni.

Uruchamiając Lightbox, De Beers ma dwa proste cele. Pierwszym z nich jest stworzenie reputacji syntetycznych diamentów na poziomie dżetów - modnych, tanich, niepoważnych. A drugą, o wiele ważniejszą rzeczą jest obniżenie ich kosztu. Jeśli przez ostatnie dwa lata ceny syntetyków będą utrzymywane na poziomie 30% niższym od wartości rynkowej kamieni naturalnych (czyli właściwie na poziomie cen giełdowych), to Lightbox będzie sprzedawał biżuterię po cenie o 85-90% niższej niż cena koszt diamentów naturalnych - 200 dolarów za kamień za ćwierć karata i 800 dolarów za karat. Dla porównania, według biuletynu Rappaport z sierpnia 2018 r. 0,5-karatowy diament naturalny średniej jakości kosztuje około 1500 dolarów, a 1-karatowy kosztuje od 4000 do 6000 dolarów, w zależności od cech. Na razie plan De Beersa przypomina krótki, zwycięski blitzkrieg, ale czas pokaże.

Wielu naukowców próbowało wyhodować sztuczny diament, odkąd pojawiła się teoria, że jest to możliwe. Obecnie działalność polegająca na tworzeniu kamieni syntetycznych jest bardzo popularna, ponieważ jest to jedyna możliwość zaspokojenia zapotrzebowania na ten minerał. W naturze okazuje się, że jest bardzo niedoskonały, a jego zastosowanie w przemyśle i elektronice jest nieopłacalne. Ale dzięki pracy wielkich umysłów świata rozwiązanie znaleziono w człowieku kryształy laboratoryjne. Porozmawiamy o nich.

Kryształy laboratoryjne: podróbka lub pełna wymiana

Nazywanie diamentów syntetycznych kopią jest błędne. Jest to raczej ten sam minerał, który jest produkowany na różne sposoby. Warto zauważyć, że jedyną różnicą między nimi jest sposób, w jaki się pojawiają. W jednym przypadku kamienie rodzą się w naturze, w drugim w ich tworzeniu uczestniczyli ludzie.

Sztuczny kamień wyprodukowany w laboratorium zyskuje wszystkie właściwości „prawdziwego” kamienia:

wytrzymałość;
Struktura;
świecić;
współczynnik załamania światła;
środek ciężkości;
przewodność cieplna;
opór.

Ale jest jedna różnica między sztucznymi diamentami - całkowity brak wad. Dzięki temu są idealnym materiałem do celów przemysłowych i jubilerskich.

Ciekawe, że tylko 20% diamentów wydobywanych w naturze można wykorzystać do stworzenia biżuterii. Pozostałe kamienie posiadają mikropęknięcia, wtrącenia i zmętnienia. Przy stosowaniu wysokiej jakości technologii trudno jest odróżnić minerał naturalny od sztucznego, nawet przy użyciu sprzętu laboratoryjnego.

Alternatywne nazwy w nauce i zwykłych ludziach

W świat naukowy nazwy diamentów syntetycznych pochodzą od technologii stosowanej w ich produkcji. Istnieją diamenty HPHT, czyli powstające pod wysokim ciśnieniem i temperaturą. Diamenty CDV oznaczają chemiczne osadzanie z fazy gazowej. O samych technologiach opowiemy dalej.

Jednak sztuczne diamenty nie zawsze są jego pełną kopią. Istnieją takie typy jak tlenek cyrkonu, moissanit, kryształ górski, ferroelektryk, rutyl, fabulit i cerusyt. Dwutlenek cyrkonu jest najczęstszą „podróbką” i nie ma nic wspólnego z prawdziwym diamentem.

Nieświadomi ludzie nazywają sztuczny diament cyrkonią, co jest dużym błędem. Oczywiście doskonale imituje diament ze względu na swoją wytrzymałość i załamanie światła. Niektórzy eksperci nie potrafią tego odróżnić „na oko”. oryginalny kamień. Dlatego są szeroko stosowane w przemyśle jubilerskim.

Podróż w przeszłość

Porozmawiajmy o tym, ile lat minęło od pojawienia się hipotezy, że możliwe jest uzyskanie syntetycznych diamentów. Po raz pierwszy zaczęto o tym mówić w 1797 r., kiedy odkryto, że kamień składa się wyłącznie z węgla. Ale pomysł został zrealizowany dopiero w 1926 roku, ale nie można tego nazwać pełnym sukcesem. Powstała próbka była daleka od oryginału, ale stała się punktem wyjścia do badań.

Dopiero w 1941 roku tą technologią zainteresowała się firma General Electrics. Ich plan zakładał podgrzanie węgla do 3000 stopni pod ciśnieniem 5 hPa. Produkcja musiała zostać jednak wstrzymana ze względu na II wojnę światową. Do badań można było wrócić 10 lat później.

Jakość diamentu sztuczne pochodzenie, nadający się do masowej produkcji, uzyskano dopiero w 1954 roku. Ale jego rozmiar był tak mały, że nie można było go zastosować w przemyśle jubilerskim. Ich działalność rozszerzyła się na przemysł. Problem został rozwiązany w 1970 roku, ale nawet wtedy kamienie nie osiągnęły więcej niż 1 karat.

Dziś wszystko się zmieniło i laboratoria rzeczywiście mogą się rozwijać duże kamienie. Największy rozmiar Sztuczny diament wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa ma 34 karaty.

Gama kolorystyczna kamieni laboratoryjnych

Wiele osób interesuje, jakie odcienie przyjmują diamenty hodowane w laboratorium. Dziś naukowcy są w stanie „pomalować” syntetyczne kamyki na dwa kolory: żółty i niebieski. Jednak najpopularniejsze są diamenty bezbarwne, chociaż ich tworzenie wymaga więcej czasu i wysiłku.

Trudno jest uzyskać przezroczyste sztuczne diamenty, ponieważ należy stale dbać o to, aby kompozycja nie zawierała boru ani azotu. Kamienie powstałe przy takim wysiłku traktowane są z największą czcią i cenione są nawet drobne próbki o masie 1 karata.

Niebieskie syntetyczne diamenty powstają w wyniku dodania bromu do węgla. Ich odcienie są różne: od głębokiego błękitu do jasnoniebieskiego. Do produkcji żółtych diamentów wykorzystuje się azot. Następnie kolor waha się od kwaśnej cytryny do ognistej pomarańczy. Aby uzyskać czarne kamienie w laboratorium, potrzebny jest nikiel.

Obszary zastosowań i możliwości

Około 80% powstałych diamentów wykorzystuje się w przemyśle i innych dziedzinach życia człowieka. Np. produkcja łożysk, końcówek do wierteł. Z małych kamyków można wytwarzać wióry i proszek diamentowy, którymi powleka się noże lub narzędzia szlifierskie.

Diament syntetyczny odgrywa ważną rolę w elektronice. Służą do tworzenia igieł i warstw w mikroukładach i licznikach w celu utrzymania przewodności cieplnej i rezystancji. A to tylko przybliżony rynek, na którym można sprzedawać wysokiej jakości sztuczne kamienie.

Najczęściej do produkcji diamentów hodowanych metodą CVD główną rolę– obszary zaawansowanych technologii. Są niezbędne do tworzenia telefonów komórkowych. Wykorzystuje się je do wytwarzania wiązek laserowych stosowanych w medycynie: wykorzystuje się je do leczenia wielu śmiertelnych chorób. Dlatego rola kamieni syntetycznych jest ogromna.

Sprawdzone technologie i systemy przyszłości

Powiemy Ci, jak wyhodować diament w laboratorium. Nowoczesny zakład do ich produkcji wykorzystuje dwie technologie. Pierwszą pod względem popularności i występowania jest HPHT. Polega na ogrzewaniu węgla pod wysokim ciśnieniem. Jego główną zaletą jest stosunkowo niski koszt powstałych kamieni.

Sposób wytwarzania diamentów metodą CVD można zrozumieć, wyobrażając sobie komorę gazową. Wewnątrz znajduje się gaz węglowodorowy osadzony na płytce krzemowej poprzez ogrzewanie lub promieniowanie mikrofalowe. W wyniku reakcji otrzymuje się płytę o grubości 2-3 mm. Dlatego głównym obszarem jego zastosowania jest optyka i elektronika.

W niektórych laboratoriach hodujących kamienie syntetyczne powszechna jest „wybuchowa” technologia produkcji wiórów diamentowych. Opiera się na fakcie, że tworzy się eksplozja wysokie ciśnienie i wytwarza się dużo ciepła. Najważniejsze jest, aby szybko opuścić aparat do wody, aby diament nie zamienił się w grafit.

Problem z „techniką wybuchową” polega na tym, że cenne wióry znajdują się wewnątrz grafitu. Należy go wypłukać poprzez gotowanie kwas azotowy przez cały dzień, w temperaturze 250 stopni.

Piękna śmierć: nowa technologia otrzymywania biżuterii

W 1999 roku naukowcy nauczyli się pozyskiwać diamenty z popiołów człowieka lub zwierzęcia. Po 3 latach technologia zyskała szeroki rozgłos, a tworzenie diamentów ze szczątków stało się dochodowym biznesem. Technika nie stoi w miejscu. Wcześniej do wytworzenia kamienia potrzebne były wszystkie prochy z kremacji, dziś wystarczy kosmyk włosów.

Podczas kremacji osoby wymagana jest bardzo wysoka temperatura. Dzięki temu możliwe stało się uwiecznienie bliskich w biżuterii. Ale cena za taki pochówek nie jest mała: 5 000–22 000 dolarów.

Uwaga! Ceny podane na stronie nie są ofertą publiczną i administracja nie ponosi za nie odpowiedzialności.

Kamień z prochów swoich bliskich możesz otrzymać w ciągu 12-14 tygodni, w zależności od stopnia skomplikowania zamówienia. Wielkość takich diamentów waha się od 0,25 do 2 karatów. Cena różni się w zależności od koloru i rozmiaru. Aby stworzyć jeden karat żółtego diamentu, potrzebujesz 100 g popiołów lub 35-40 g włosów i 6250 dolarów. Aby wyhodować niebieski minerał, zużywa się 500 g popiołu lub 100 g włosów. Jego cena zaczyna się od 11 750 dolarów za karat.

Finansowa strona problemu

Oszacujmy teraz, ile będzie kosztować biżuteria diamentowa wykonana ze sztucznych diamentów. Wiele osób nie docenia znaczenia tych kamieni, a mimo to ich cena jest czasami wyższa niż ich naturalnych odpowiedników. Jest kilka powodów:

wizualnie są nie do odróżnienia;
nie mają wtrąceń, co nazywa się „kamieniem czystej wody”;
są mocniejsze, ponieważ nie mają pęknięć;
ich kolor nie blaknie;
są mniej kapryśne.

Koszt kamieni zależy od ich wagi, jakości cięcia i sposobu wykonania. Najpopularniejszy dwutlenek cyrkonu (najbardziej znana nazwa to tlenek cyrkonu) kosztuje tylko 1,5-6 dolarów za karat. Ale koszt moissanite waha się od 75 do 155 dolarów.

Charakterystyka porównawcza

Zanim zaczniesz planować własny biznes związany z wytwarzaniem diamentów, ważne jest, aby zrozumieć, że syntetyczny minerał i kamień naturalny to dokładnie to samo. Zbierzmy razem wszystkie właściwości, które są ważne dla konsumenta i porównajmy je.

Dane do analizy przedstawiono w tabeli:

Analog prawdziwych szlachetnych diamentów - sztuczne diamenty. Od dawna wiadomo, że opalizacja diamentowych tarcz ma właściwości magiczne i urzekające. Ale ponieważ naturalne diamenty są najbardziej drogie kamienie, wielu po prostu nie może kupić biżuterii diamentowej. Dzięki analogom zarówno kobiety, jak i mężczyźni mogą cieszyć się pięknem i szykiem wykonanej biżuterii sztuczne kamienie. Ponadto diamenty wykorzystuje się nie tylko do wyrobu biżuterii, ale także w wielu dziedzinach życia człowieka: nauce, technologii, medycynie. Nieopłacalne jest wykorzystywanie w przemyśle wysokiej jakości i cennych diamentów. W tym celu wykorzystuje się wadliwe kamienie, które nie mają szczególnej wartości jubilerskiej, lub sztucznie hodowane diamenty. Nazwa „diament” przetłumaczona ze starożytnego języka indyjskiego oznacza „niezniszczalny”. Inna wersja głosi: nazwa pochodzi od greckiego słowa „adamas”, co oznacza „nieodparty”.

Cechy sztucznych diamentów

W 1993 roku po raz pierwszy na światowym rynku diamentów zaczęły pojawiać się sztuczne kamienie w postaci próbek eksperymentalnych. Część z nich została wysłana do badań do renomowanego laboratorium Instytutu Gemologicznego Stanów Zjednoczonych, gdzie naukowcy doszli do wniosku: różnica pomiędzy sztucznymi diamentami a kamieniami naturalnymi jest dość znacząca, jednak nie każdy jubiler czy zwykły konsument będzie w stanie zidentyfikować i rozróżnić prawdziwy kamień z podróbki. Główny charakterystyczna właściwość syntetyzowane sztuczne diamenty to czystość i twardość. Diament sztuczny to najtwardszy kamień na świecie. Diamenty naturalne mogą posiadać błędy i defekty (pęknięcia, zmętnienia czy wtrącenia), czego nie można powiedzieć o kamieniach sztucznych.

Jak wiadomo, prawdziwy diament ma magiczne właściwości, pomaga chronić osobę przed „złymi” poglądami i myślami, zapewnia równowagę system nerwowy. Eksperci astrologii twierdzą, że emituje również sztuczny diament pozytywna energia co pomaga w trudnych chwilach zaakceptować człowieka dobra decyzja albo zrób właściwy wybór. Niezależnie od znaku zodiaku, zarówno naturalne, jak i sztucznie wyhodowane diamenty można nosić na ciele lub po prostu przechowywać w pudełku w domu. Różnorodność biżuterii wykonanej ze sztucznych kamieni jest dziś dość duża i na pierwszy rzut oka całkowicie niemożliwe jest odróżnienie kamieni od prawdziwej biżuterii.

Metody uprawy diamentów syntetycznych

Próbki syntetyczne hodowane są w laboratoriach w specjalne warunki przy użyciu precyzyjnego i zaawansowanego technologicznie sprzętu. Ale proces ten nie wymaga tysięcy lat, jak powstawanie kamieni naturalnych. Specjaliści mogą wybierać własne odcienie i rozmiary. Jedną z metod uprawy sztucznych diamentów jest gradient temperatury przy użyciu specjalnych rurek. Zawierają następujące składniki:

proszek grafitowy;
specjalne stopy metali (pełnią rolę katalizatorów);
nasiona przyszłych sztucznych kamieni.

Kapsuła znajduje się pod ciśnieniem (około 3000 ton) przez 10 dni. Zaczyna rosnąć w miejscu, gdzie ciśnienie jest największe. Dzięki wysokiemu temperatura wewnętrzna(prawie 1500°C) metal topi się, rozpuszczając proszek grafitowy. Różnica temperatur wytwarza pewne ciśnienie, które sprzyja przemieszczaniu się powstałej masy do „jądra”, gdzie następuje jej osadzanie.

Inną techniką hodowli kamieni laboratoryjnych jest metoda CVD (osadzanie gazowe). Technika polega na wysianiu specjalnej płytki (podłoża) diamentowymi „nasionami”. Płyta ta jest umieszczana w specjalistycznej instalacji, która jest wstępnie próżniowana w wysokiej próżni. Następnie komorę wypełnia się promieniami mikrofalowymi i gazami. W momencie wzrostu diamentów plazma osiąga określoną temperaturę (około 3100°C).

Pod wpływem temperatury gazy rozkładają się na plazmę, a cząsteczki węgla zaadsorbowane z metanu osadzają się na płycie w postaci sztucznych diamentów.

Kryształy mają równoważne wiązania, co wyjaśnia ich wytrzymałość i twardość. Do sztucznej uprawy wykorzystuje się grafit, sadzę, węgiel cukrowy i różne substancje bogate w węgiel.

Diamenty hodowane mają kilka nazw, ale ogólnie nazywa się je sztucznymi lub syntetycznymi, choć w literaturze naukowej można spotkać także takie nazwy jak:

Diamenty HPHT;
Diamenty CVD.

Naukowcy wolą nazywać je „kamieniami laboratoryjnymi” lub „diamentami wyhodowanymi w laboratorium”.

Czym różni się diament syntetyczny od kamieni naturalnych?

Wygląd sztucznych diamentów nie ustępuje naturalnym kamieniom szlachetnym, jednak biorąc pod uwagę ich koszt, jest on znacznie niższy. Kamienie syntetyczne są bardziej podatne na proces cięcia, dzięki czemu nawet najmniejsze kryształy mogą pochwalić się nieskazitelnym szlifem. Ponadto małe kamienie syntetyczne są znacznie mocniejsze niż naturalne, dlatego na półkach sklepów jubilerskich trudno znaleźć prawdziwe małe diamenty: proces ich wydobywania z rudy jest bardzo pracochłonny. Używając syntetycznych małych kamieni, jubilerzy tworzą niezbyt masywne, bardzo piękne dekoracje Z haft diamentowy, co znacznie zwiększa życzenia konsumentów.

Obszar zastosowania sztucznych diamentów

Sztuczne, hodowane kamienie ze względu na swoją twardość są szeroko stosowane do cięcia i szlifowania różne powierzchnie. Obecnie prawie wszystkie piły, wiertła, materiały ścierne, narzędzia do szlifowania i cięcia mają części wycinane sztucznym diamentem. Sztucznie uprawiane kamienie są również szeroko stosowane jako półprzewodniki w produkcji mikroukładów. Handel rynkami diamentów różni się od rynków biżuterii tym, że kamień laboratoryjny oprócz twardości ma doskonałą przewodność cieplną, która jest kilkakrotnie wyższa niż przewodność cieplna takiego materiału, na przykład miedzi.

Głównymi konsumentami sztucznych kamieni są jubilerzy, producenci chipów do sprzętu komputerowego oraz organizacje świadczące usługi wiertnicze.

Obecnie proszki diamentowe są bardzo popularne do polerowania powierzchni kamieni szlachetnych, złotych i srebrnych ramek oraz płytek krzemowych.

Największą wartością kamieni laboratoryjnych uzyskanych metodą CVD jest ich zastosowanie w zaawansowanych technologicznie obszarach działalności człowieka. Sztuczne (syntetyczne) kamienie wykorzystuje się do produkcji silnych wiązek laserowych (które dziś wykorzystuje się w medycynie do leczenia śmiertelnych chorób) oraz do tworzenia mobilnych urządzeń przenośnych.

Największy potencjał w zakresie kamieni syntetycznych znajduje się w okolicy technologia komputerowa. Zawarte w nich części uważane są za trwalsze i mogą pracować w sposób ciągły w bardzo wysokich temperaturach, czego nie można powiedzieć na przykład o krzemowych chipach komputerowych. Sztuczny diament może wytrzymać wysokie temperatury, co zapewnia jego produktywność, ponieważ od tego zależy żywotność, częstotliwość pracy sprzętu i prędkość. Ilość sztucznych diamentów produkowanych rocznie wynosi prawie 5 miliardów karatów.

Naukowcy prowadzą ciągłe badania, które już doprowadziły do wniosku, że sztuczne diamenty znajdą zastosowanie do uzyskiwania obrazów pod wodą, obrazów w medycynie, do detektorów w Wielkim Zderzaczu Hadronów oraz w badaniach jądrowych.

Oprócz tego wszystkiego, sztuczne diamenty są szeroko stosowane w biżuterii, co pozwala wielu kobietom cieszyć się sztucznymi kamieniami, ale praktycznie nie różniącymi się od naturalnych.

W dniu 26 maja 2015 roku Międzynarodowy Instytut Gemologiczny (IGI) w Hongkongu wydał certyfikat na niezwykły rekordowy diament o masie 10,02 karata, barwie E i czystości VS1. Podobny klejnoty nie jest już taką rzadkością świat biżuterii, ale wyjątkowy ta sprawa było to, że kamień nie został wydobyty z wnętrzności ziemi, ale został wycięty z 32-karatowego kryształu syntetycznego diamentu wyhodowanego przez rosyjską firmę New Diamond Technology (NDT). „To nie jest nasz pierwszy rekord” – mówi dyrektor generalny firmy Nikolai Chikhinashvili. „Poprzedni, 5-karatowy, wytrzymał tylko dwa miesiące”.

Roman Kolyadin, dyrektor produkcji, pokazuje mi mały warsztat w jednym z parków technologicznych niedaleko Sestroretska. Warsztat jest pusty, pod ścianami stoi tylko tuzin pras hydraulicznych. To właśnie jest „depozyt” – wewnątrz pras, w warunkach wysokich temperatur i ciśnień, mikron po mikronie, rosną absolutnie nieskazitelne diamenty. Aktualne parametry są odzwierciedlone na panelach kontrolnych sterowników dla każdej prasy, ale Roman prosi o wykonanie zdjęcia, aby te dane nie dostały się do kadru: „ Ogólne zasady Synteza diamentów jest dobrze znana i stosowana w przemyśle od ponad pół wieku. Jednak szczegóły dotyczące trybów syntezy stanowią część know-how naszej firmy. Zwracam uwagę na klimatyzatory precyzyjne, które utrzymują mikroklimat w warsztacie z dokładnością do dziesiątych części stopnia. Czy naprawdę potrzebna jest taka precyzja? „Pamiętasz, jak natychmiast zamknęliśmy za sobą drzwi, aby uniknąć przeciągu? – wyjaśnia Roman. — Drobne odchylenia V warunki temperaturowe może poważnie wpłynąć na jakość diamentu, a nie na lepsza strona. Zawsze dążymy do osiągnięcia doskonałej jakości.”

Proces hodowli monokryształów diamentu w wysokiej temperaturze (ok. 1500°C, z pożądanym gradientem) i wysokim ciśnieniu (50-70 tys. atm.). Prasa hydrauliczna ściska specjalny pojemnik, w którym znajduje się stopiony metal (żelazo, nikiel, kobalt itp.) oraz grafit. Jedno lub więcej nasion – małych kryształków diamentu – umieszcza się na podłożu. Przez komorę przepływa prąd elektryczny, podgrzewając stop do temperatury wymagana temperatura. W tych warunkach metal służy jako rozpuszczalnik i katalizator krystalizacji węgla na zarodku w postaci diamentu. Proces wyhodowania jednego dużego lub kilku mniejszych kryształów trwa 12-13 dni.

Szpiegowany w naturze

Historia syntetycznych diamentów rozpoczyna się pod koniec XVIII wieku, kiedy naukowcy w końcu zdali sobie sprawę, że ten kamień ma skład węgla. Pod koniec XIX wieku próbowano zamienić tanie wersje węgla (węgla lub grafitu) w twardy i błyszczący diament. Twierdzenia o udanej syntezie wysuwało wielu znanych naukowców, takich jak francuski chemik Henri Moissan czy brytyjski fizyk William Crookes. Później jednak okazało się, że żaden z nich tak naprawdę nie odniósł sukcesu, a pierwsze syntetyczne diamenty uzyskano dopiero w 1954 roku w laboratoriach firmy General Electric.

Tańszy proces osadzania diamentu ze środowiska zjonizowanego gazu węglowodorowego na podłożu podgrzanym do temperatury 600−700°C. Hodowla monokryształów przy użyciu CVD wymaga podłoża z monokrystalicznego diamentu hodowanego przy użyciu HPHT. Po nałożeniu na krzem lub diament polikrystaliczny otrzymuje się wafel polikrystaliczny, który ma ograniczone zastosowanie w elektronice i optyce. Szybkość wzrostu - od 0,1 do 100 µm/godz. Grubość płytek jest zwykle ograniczona do 2-3 mm, więc wycięte z niej diamenty można wykorzystać jako biżuterię, ale ich wielkość z reguły nie przekracza 1 karata.

Proces syntezy w GE został zainspirowany naturą. Uważa się, że ziemskie diamenty powstają w płaszczu, setki kilometrów pod powierzchnią Ziemi, w wysokich temperaturach (około 1300°C) i wysokim ciśnieniu (około 50 000 atm.), a następnie są wynoszone na powierzchnię przez skały magmowe takie jak jak kimberlity i lamproity. Twórcy firmy GE wykorzystali prasę do sprasowania ogniwa zawierającego grafit i stop żelaza, niklu i kobaltu, który działał jako rozpuszczalnik i katalizator. Proces ten nazwano HPHT (High Pressure High Temperatura – wysokie ciśnienie, wysoka temperatura). To właśnie ta metoda stała się później komercyjna w produkcji niedrogich diamentów przemysłowych i proszków diamentowych (obecnie produkuje się je w miliardach karatów rocznie), a w latach 70. XX wieku za jej pomocą nauczyli się wytwarzać kamienie jubilerskie o masie do 1 karat, choć bardzo przeciętnej jakości.

Dwie główne technologie przemysłowej produkcji diamentów syntetycznych to HPHT i CVD. Istnieje również szereg metod egzotycznych, takich jak synteza nanokryształów diamentu z grafitu podczas eksplozji czy eksperymentalna metoda wytwarzania diamentów o wielkości mikrona z zawiesiny cząstek grafitu w rozpuszczalnikach organicznych pod wpływem kawitacji ultradźwiękowej.

Obejście

Od lat 60. XX wieku na świecie rozwija się kolejna metoda syntezy diamentów – CVD (Chemical Vapor Deposition, osadzanie w fazie gazowej). W nim diamenty osadzane są na podgrzanym podłożu z gazu węglowodorowego, które jest jonizowane za pomocą promieniowania mikrofalowego lub podgrzewane do wysokiej temperatury. To właśnie w tej metodzie syntezy na początku XXI wieku zarówno małe startupy, jak i duże firmy, takie jak Element Six, część grupy De Beers, zaczęły wiązać z tą metodą duże nadzieje.

Do niedawna metoda HPHT była mocno niedoceniana. „Kiedy kilka lat temu kupowaliśmy sprzęt, wszyscy jednomyślnie powiedziano nam, że prasy przemysłowe nadają się jedynie do syntezy proszków diamentowych” – mówi Nikołaj Chichinashwili. Wszystkie środki przeznaczono na rozwój CVD, a technologię HPHT uznano za niszową; nikt ze specjalistów nie wierzył, że można ją wykorzystać do wyhodowania wystarczająco dużych kryształów. Jednak według Nikołaja specjalistom firmy udało się opracować własną technologię syntezy, która dosłownie wywołała w przemyśle efekt eksplozji bomby. Kilka lat temu w raporcie jednego z laboratoriów gemologicznych napisano: „Waga tego diamentu wynosi 2,30 karata! Do niedawna taka wielkość diamentu była gwarancją jego naturalnego pochodzenia.”

Cięcie diamentów w celu uzyskania błyszczących diamentów to długi proces i niezbyt imponujący dla niewtajemniczonych. Zarówno diamenty hodowane, jak i naturalne są przetwarzane w dokładnie ten sam sposób.

Najlepsze przyjaciółki dziewcząt

„Oczywiście nie jesteśmy jedynymi, którzy hodują diamenty większe niż 5–6 karatów” – wyjaśnia Nikołaj. „Ale cała reszta kieruje się zasadą „dwa z trzech”: duży, wysokiej jakości, opłacalny komercyjnie. Jako pierwsi nauczyliśmy się pozyskiwać duże kryształy diamentu Wysoka jakość w przystępnej cenie. Przy 32 prasach jesteśmy w stanie wyprodukować około 3000 karatów miesięcznie, a są to kamienie bardzo wysokiej jakości - diamenty o barwie D, E, F i czystości od najczystszego IF do SI, głównie typu II. 80% naszych produktów to diamenty jubilerskie o masie od 0,5 do 1,5 karata, chociaż możemy wyhodować diamenty dowolnej wielkości na zamówienie. Na dowód Mikołaj wręcza mi kryształ wielkości 10 rubli: „To na przykład 28 karatów. Jeśli go oszlifujesz, otrzymasz 15-karatowy diament.

Na początku XXI wieku światowy monopolista diamentów, firma De Beers, był bardzo zaniepokojony zbliżającym się wejściem syntetycznych diamentów na rynek jubilerski, obawiając się, że może to zagrozić jego działalności. Czas jednak pokazał, że nie ma się czego bać – syntetyczne diamenty zajmują bardzo niewielki udział w rynku biżuterii. Ponadto w tym czasie opracowano metody badawcze, które umożliwiają pewną identyfikację wyhodowanych diamentów. Oznakami syntezy są wtrącenia metali; sektory wzrostu można zobaczyć w diamentach kolorowych, dodatkowo HPHT, CVD i naturalnych diamentach naturalnych w promieniach UV inny charakter luminescencja.

W zależności od zawartości azotu diamenty dzieli się na jeden z dwóch głównych typów. Diamenty typu I zawierają do 0,2% azotu, którego atomy znajdują się w węzłach sieci krystalicznej w grupach (Ia) lub indywidualnie (Ib). Wśród nich dominuje typ I naturalne diamenty(98%). Z reguły takie kamienie rzadko są bezbarwne. Diamenty typu IIa praktycznie nie zawierają azotu (mniej niż 0,001%) i stanowią jedynie 1,8% kamieni naturalnych. Jeszcze mniej powszechne (0,2%) są diamenty bezazotowe z domieszką boru (IIb). Atomy boru w miejscach sieci krystalicznej decydują o ich przewodności elektrycznej i nadają diamentom niebieskawy odcień.

„Co konsumenci myślą o hodowanych diamentach? To dobrze” – mówi Nikołaj – „zwłaszcza dzisiejsza młodzież. Ważne jest dla nich, aby były to diamenty bezkonfliktowe i tworzone przez ludzi korzystających z zaawansowanych technologii, bez ingerencji w naturę. Cóż, cena jest o połowę niższa. Oczywiście w certyfikacie jest napisane, że kamienie są uprawiane, ale mają na sobie pierścionek z brylantem, a nie certyfikat! A jeśli chodzi o fizyczne i właściwości chemiczne nasze diamenty są identyczne z diamentami naturalnymi.”

Na razie bardzo Zyski pochodzą z produkcji diamentów na rynek jubilerski. Jednak najprawdopodobniej w nadchodzących latach tak będzie ogromny popyt do hodowanych diamentów i płytek diamentowych do specjalistycznej optyki, mikroelektroniki i innych zaawansowanych technologicznie zastosowań przemysłowych.

Od biżuterii po przemysł

Diamenty jubilerskie są lukratywną częścią działalności NDT, ale przyszłość należy gdzie indziej. Dyrektor techniczny NDT Alexander Kolyadin lubi mawiać: „Jeśli z diamentu nie da się zrobić nic innego, zrób diament”. Właściwie najbardziej obiecujący rynek w przypadku dużych, wysokiej jakości diamentów syntetycznych jest to branża. „Żaden naturalny diament nie nadaje się do stosowania w specjalnej optyce lub elektronice” – mówi Alexander Kolyadin. - Mają za dużo wad. A płytki wycięte z naszych diamentów mają niemal idealną sieć krystaliczną. Niektóre organizacje badawcze, którym przekazujemy nasze próbki do badań, nie mogą uwierzyć w zmierzone parametry - są takie idealne. I to nie tylko pojedyncze próbki - możemy z całą pewnością zapewnić powtarzalność cech, która jest kluczowa dla przemysłu. Diamenty są radiatorami, są oknami dla specjalnej optyki i synchrotronów i oczywiście mikroelektroniki mocy, które są obecnie rozwijane na całym świecie.

„Sektor przemysłowy stanowi obecnie 20% naszej produkcji, ale za trzy lata planujemy zwiększyć go do 50%, zwłaszcza że popyt szybko rośnie. Teraz wykonujemy głównie płytki 4 x 4 i 5 x 5 mm, wycięliśmy na zamówienie kilka 7 x 7 i 8 x 8 mm, a nawet 10 x 10 mm, ale to jeszcze nie jest produkcja masowa. Naszym następnym celem, mówi Nikolai Chikhinashvili, jest przejście do produkcji calowych płyt diamentowych. Jest to minimum, na które istnieje duże zapotrzebowanie w masowym przemyśle elektronicznym i optycznym. Aby uzyskać takie płytki, musisz wyhodować kryształ diamentu o wadze stu karatów. To jest nasz plan na najbliższą przyszłość.” „Przez dekadę?” – wyjaśniam. Nikołaj patrzy na mnie z wielkim zdziwieniem: „Dekada? Zrobimy to przed końcem roku.”

Próby stworzenia laboratoryjnego diamentu trwają od lat 50. XX wieku, jednak prawdziwa rewolucja dzieje się na naszych oczach. Ostatnio zauważalnie poprawiły się dwie główne technologie: tworzenie diamentów w najwyższa temperatura oraz ciśnienie (HPHT) i chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), gdzie plazma atomów węgla, z której atomy kondensują warstwa po warstwie na podłożu, tworząc diament. Technologia HPHT umożliwia już produkcję diamentów o masie do 5 karatów. Od 2003 roku technologia CVD przeszła od tworzenia bardzo małych diamentów o masie 0,3 karata do całkowicie przezroczyste kamienie rozmiar 3 karaty z bardzo dobrym właściwości optyczne. Diamenty powstałe przy użyciu technologii CVD nie posiadają praktycznie żadnych obcych zanieczyszczeń, takich jak azot czy bor, co daje im przewagę nawet nad diamentami naturalnymi, zarówno w zastosowaniach przemysłowych, jak i jubilerskich.

Wraz z poprawą jakości i wielkości diamentów laboratoryjnych w ostatnie lata startupy z Doliny przystąpiły do wyścigu z wielomilionowymi inwestycjami w marketing i gwiazdami wśród swoich akcjonariuszy. Byli w stanie zainwestować ogromne sumy pieniędzy, aby podważyć pozycję sprzedawców naturalnych diamentów. Analitycy prognozują, że rynek diamentów hodowanych w laboratoriach będzie rósł o około 7,4% rocznie, z 16,2 miliarda dolarów w 2015 roku do 27,6 miliarda dolarów w 2023 roku.

Media coraz rzadziej nazywają diamenty syntetyczne podróbkami, a przemysł diamentów naturalnych musi produkować coraz bardziej wyrafinowane urządzenia do wykrywania sztucznie wyhodowanych kamieni: DiamondCheck, DiamondSure i DiamondView. Jednak nawet najnowocześniejsze skanery GIA nie zawsze potrafią odróżnić kamienie sztucznie stworzone od naturalnych.

Na razie sztucznie hodowane diamenty zajmują 1-2% rynku, ale w przyszłości ich udział może znacząco wzrosnąć, według prognoz ekspertów, aż do dominującego. Co więcej, obecnie ponad 95% diamentów wykorzystywanych w przemyśle hoduje się w laboratoriach (reszta jest sprzedawana do wykorzystania w biżuterii).

Jaka jest różnica między diamentami naturalnymi i syntetycznymi?

Jedną ze znaczących różnic pomiędzy naturalnymi diamentami są defekty sieci krystalicznej, które nadają kamieniom ich kolor. Na przykład żółty jest wynikiem wtrąceń atomów azotu, brązowe i różowe odcienie kamienia są konsekwencją krzywizny sieci krystalicznej. Jednocześnie kontrolując proces tworzenia, można w sztucznych diamentach uzyskać sieć krystaliczną bliską ideału, a czystość zawartego w nich węgla może sięgać nawet 99,999%.

Ale jeśli parametry czystości są szczególnie ważne w zastosowaniach diamentów B2B, to dla kamienie jubilerskie Czystość kamienia trudno nazwać czynnikiem decydującym. Kluczową rolę odgrywa tu raczej cena i marketing.

Kiedy sztuczne diamenty trafią na półki sklepów jubilerskich?

Istnieje kilka przeszkód w zwiększaniu udziału syntetycznych diamentów na rynku biżuterii. Wiele świat domy jubilerskie Nie rozumieją, że sztucznie hodowane diamenty mogą być sprzedawane jako niezależny produkt. Zamiast tego sprzedają je jako naturalne. Często nawet nie są winni sprzedawcy.

Pozbawieni skrupułów handlarze kupują sztuczne diamenty, aby „zmieszać” kamienie wyhodowane w laboratorium z prawdziwymi. W przypadku diamentu o masie do 0,3 karata bardzo trudno jest odróżnić kamień laboratoryjny od naturalnego i właśnie to wykorzystują.

Aby uniknąć fałszerstw, duże sieci (Tiffany, Cartier i inne) ściśle monitorują cały łańcuch dostaw, od wydobycia kamienia po inkrustację.

Uważam, że jednym z powodów, dla których sprzedawcy nie są gotowi stawiać na półce sztucznych kamieni obok naturalnych, jest niechęć do tworzenia rynku od zera. Zadania tego podjęły się takie startupy jak Diamond Foundry czy Ada Diamonds. Inwestują miliony dolarów w marketing i przyciągają celebrytów z najwyższej półki, aby pokazać rynkowi, że sztuczny diament można umieścić na półkach obok naturalnego. Ideą producentów diamentów laboratoryjnych jest stworzenie nowego rynku, zamiast bezpośrednio konkurować z branżą wydobycia diamentów. Jeśli łańcuchy jubilerskie zaczną wyraźnie rozróżniać kamienie syntetyczne i naturalne, kupujący będzie miał wybór: kupić kamień naturalny droższe lub syntetyczne - tańsze. Różnica w cenie będzie zapłatą za składnik emocjonalny.

Dwa różne rynki i produkty

Ważne jest, aby zrozumieć, że pojawienie się na rynku dwóch rodzajów kamieni - sztucznych i naturalnych - jest skierowane na dwa zasadniczo różne rynki. Z różnymi odbiorcami, różnym pozycjonowaniem i marketingiem.

Zainwestował tradycyjny przemysł wydobywczy i przetwórstwa diamentów wielowiekowa historia i zupełnie inne przekazy marketingowe. Wydaje się to niewiarygodne, ale pozycjonowanie diamentu jako absolutnego atrybutu luksusu stało się systematycznym wysiłkiem tych samych firm wydobywających diamenty. Już w latach 50. ubiegłego wieku De Beers zaczął realizować politykę marketingową mającą na celu stworzenie jednolitego pozycjonowania diamentu: diament jest niezastąpionym atrybutem koncepcji „miłości”, diament jest „na zawsze”. Wystarczy przypomnieć siódmy film o Jamesie Bondzie, który nosił tytuł „Diamenty są wieczne” (slogan De Beers). Sztuczne kamienie mają inną filozofię i wartości, które trzeba stworzyć od podstaw.

Aby przeciwstawić się machinie marketingowej górników diamentów, Diamond Foundry uderza w jeden z głównych „bolesnych punktów” górników diamentów: za namową jednego z akcjonariuszy firmy, aktora Leonardo DiCaprio, rozmawiają o problemach nielegalnego wydobycia diamentów w regionach o niekorzystnej sytuacji świata (Sierra Leone, Angola, Kongo). Wskazują także na nieetyczny charakter samego procesu wydobycia diamentów.

Główną przeszkodą w masowym pojawianiu się firm takich jak Diamond Foundry jest wysoka bariera wejścia na rynek. Według naszych szacunków, jeden z pierwszych Firmy rosyjskie weszła na światowy rynek, firma NDT (New Diamond Technologies, zajmująca się tworzeniem diamentów metodą HPHT) zainwestowała co najmniej 60 milionów dolarów. Całkowita inwestycja w Diamond Foundry (łączy technologie CVD i HPHT w celu wytworzenia diamentów) to około 100 milionów dolarów. Już samo uruchomienie centrum badawczego dla firmy zajmującej się technologiami CVD szacujemy na ponad 15 milionów dolarów.

Ze względu na duży wolumen inwestycji w prace badawczo-rozwojowe, technologię produkcji syntetycznych diamentów posiada obecnie zaledwie kilkanaście firm na całym świecie. Wszystkie znajdują się w USA, Singapurze, Chinach i Rosji. Wejście na rynek sztucznych diamentów jest drogie i trudne, ale jest to jeden z tych wielomiliardowych rynków, na których rosyjskie laboratoria i zakłady produkcyjne mają szansę zdobyć znaczący udział.