Grafitin elmasa dönüşmesi için. Grafitten elmas yetiştirme yöntemi Elmas grafite dönüşüyor

Periyodik lazer radyasyonu ile lazer radyasyonuna karşı şeffaf olan oda duvarlarından biri aracılığıyla elmas-grafit arayüzünü elmas-grafit sınırına maruz bırakarak yüksek basınçlı bir odada grafitten elmas yetiştirmek için bir yöntem önerilmiştir. Elmas örs tipi bir haznede, haznenin kapasitesine bağlı olarak 5 ila 50 GPa'lık bir basınç korunur ve bir lazer radyasyonu darbesi, çok dar bir deri grafit katmanını grafiti dönüştürmek için yeterli olan 1000 K sıcaklıklara kadar ısıtır. elmasın içine. Deri katmanındaki büyük sıcaklık değişimleri ve elmasın yüksek termal iletkenliği nedeniyle katman anormal derecede hızlı bir şekilde soğur ve lazer ışınımına karşı şeffaf bir elmasa dönüşür. Lazer radyasyonunun dalga boyu, 0,2 ila 5 mikron arasındaki elmas şeffaflık aralığı dahilinde olmalıdır. Bir sonraki lazer darbesi bir sonraki grafit katmanını ısıtmalı ve onu elmasa dönüştürmelidir; Lazer radyasyonu şeffaf elmasın opak grafite dönüşmesini teşvik eder. 1 hasta.

Yapay Elmas Üretmek İçin Bir Yöntem Buluş yapay elmas üretmeye yönelik bir yöntemle ilgilidir. Elmasın benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğu iyi bilinmektedir. En sert ve en az sıkıştırılabilen maddedir, asitlere karşı son derece yüksek kimyasal dirence sahiptir, rekor bir elektriksel bozulma alanına ve bakırın oda sıcaklığındaki termal iletkenliğinden birkaç kat daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Bu özellikler elmasın elektronik, makine mühendisliği, sondaj aletleri ve aşındırıcıların üretimi, taş işleme, tıp, mücevherat vb. endüstri alanlarında yaygın kullanımını belirlemektedir. Şu anda elmasları sentezlemek için çeşitli yöntemler vardır. En yaygın yöntem, elması erimiş metaldeki karbon çözeltisinden atomik birleştirme yoluyla kristalleştirmektir. Bu yöntemin özelliği, 10-6 cm/s'yi aşmayan düşük bir sentez hızı ve elde edilen elmasta metal yabancı maddelerin bulunmasıdır. Birincisine yakın bir diğeri, hidrokarbonların yoğunlaştırılmış halde termal ayrışmasıyla elde edilen kristalin olmayan karbon formlarından elmasın sentezidir. Bu yöntem metal safsızlıklarından kurtulmayı başarsa da sentez hızı önceki durumda olduğu gibi düşük kalır. Üçüncü yöntem, gaz fazından epitaksiyel elmas filmlerinin büyütülmesini içerir. Bu durumda atomik karbon üretimi, hidrokarbonların hidrojen ile gaz karışımlarındaki termal ayrışması sonucu gerçekleştirilir. Karbon içeren maddelerin termal ayrışması yoluyla karbon buharı üretmek için bazen lazer radyasyonu kullanılır; bu durumda bu sadece karbon içeren maddelerin buharlaştırılması için kullanılır. Elmas sentezi yöntemlerinin bir diğer büyük sınıfı, grafit kafesinin elmas kafesine doğrudan dönüşümü olarak adlandırılan yöntemi ifade eder. Oda sıcaklığında, grafitin hidrostatik sıkıştırılması sırasında 80 GPa basınca kadar elmas yapısının oluşmadığı tespit edilmiştir. Elmas fazının oluşması için ya plastik kayma deformasyonunun varlığı ya da sıcaklıkta bir artış gereklidir. Oda sıcaklığında plastik kayma deformasyonu sırasında elmas yapısının oluşumu, biri dönebilen elmas örslerin bulunduğu yüksek basınç odasında gözlemlendi. 19 GPa'lık bir basınç ve yaklaşık 3 GPa'lık bir kayma gerilimi altında, elmas çekirdekleri amorf fazda büyümeye başlar. Oda sıcaklığında tek bir grafit kristalinin yalnızca tek eksenli sıkıştırılması durumunda, 13 GPa basınçta amorf faza tersinir bir geçiş gözlenir. Sıkıştırılmış bir numunenin 1300 K'nin üzerindeki bu basınçta ısıtılması, lonsdaleit çekirdeklerinin oluşumuna ve büyümesine yol açar. Ortaya çıkan faz, sıcaklık ve basıncın art arda ortadan kaldırılmasıyla korunur. 2000 K'ye kadar daha fazla ısıtma, lonsdaleitin elmasa geçişine yol açar. Güçlü şok dalgalarının ön cephelerinin arkasında, sıkıştırılmasıyla eş zamanlı olarak grafitte yoğun plastik deformasyonlar meydana gelir ve bunun sonucunda, ön tarafın arkasındaki 20-40 GPa basınçta grafitin elmasa faz geçişi gözlenir. Ancak örneklerin boşaltılmasından sonra şok dalgasının arkasında yüksek sıcaklıkların kalması nedeniyle, sentezlenen elmasın neredeyse tamamen tavlanması meydana gelir; grafite ters geçişi ve elmas tozunun verimi yüzde birin bir kısmını geçmez. Şok dalgaları ve sıcaklık kontrollü şok sıkıştırmaları elde etmek için, hedeflerin dış tarafına düşen, yüksek basınçlar oluşturan 10 12 -10 14 W/cm2 yüksek yoğunluklu profilli lazer darbelerinin kullanılması önerildi. buharlaşan malzemenin reaktif kuvvetine. Grafitin bir elektrik akımı darbesiyle ısıtılması ve örneklerin akımın kendi manyetik alanıyla sıkıştırılması da önerildi. Ancak bu önerilerde ısının hızlı bir şekilde uzaklaştırılması ve elmas fazının korunması oldukça karmaşık ve henüz çözülmemiş bir sorun olmaya devam etmektedir. Şok yükleme sırasında ısıyı hızlı bir şekilde gidermenin en yaygın kullanılan yöntemi, grafit ile karşılaştırıldığında daha düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle önemli ölçüde daha az ısınmaya maruz kalan ve soğutucu rolü oynayan grafit karışımlarının metal tozlarıyla kullanılması yöntemidir. Elmasların endüstriyel sentezinde,% 75'i elmas tozuna giren,% 8'e kadar grafit içeriğine sahip bakır-grafit karışımları kullanılır. Bu durumda elmas polikristallerin boyutu 0,1 ila 60 mikron arasında değişir ve bir polikristal oluşturan parçacıkların ortalama boyutu 10 nm'dir. Orijinal grafitin kütlesinin %50'sine varan verimle elmas sentezinin darbe yöntemi, faz diyagramının 6. bölgesinde, grafitin yoğunlaştırılmış inert gazlarla (N, He, Ar,) bir karışım içinde şok sıkıştırılmasıyla uygulanır. ) ve adyabatik boşaltma inert gaz sırasında hızlı bir soğumaya ısının uzaklaştırılması nedeniyle katı fazın hızlı bir şekilde soğutulması. Bu durumda, elmasın verimi, önceki grafit ile metal tozlarının karışımları durumundaki ile yaklaşık olarak aynıdır. Önerilen elmas sentezi yönteminin prototipi, bir elektrik akımı darbesi ile ısıtıldığında grafiti sıkıştırılmış halde elmasa dönüştürme yöntemidir. Bu yöntemle bir "kayış" örsünde statik basınç oluşturularak 20 GPa'ya ulaşıldı ve maksimum sıcaklık 5000 K'ye ulaşabildi. Elmas sentezi, 3000-4000 K sıcaklıklarda, 10-20 GPa basınç aralığında elektrik akımının geçirildiği, 3 mm yüksekliğinde ve 2 mm çapında bir grafit silindir içerisinde gerçekleştirildi. Bu yöntemin dezavantajı, başlangıç ​​malzemesinin eşit şekilde ısıtılması ve bunun sonucunda koyu renkli çok kristalli elmas örneklerinin üretilmesi. Önerilen yöntem, şeffaf elmasların büyük hacimlerde sentezlenmesi sorununu çözmektedir. Önerilen yöntemde, prototipte olduğu gibi grafitin sıkıştırılması ve ısıtılması birbirinden bağımsız olarak gerçekleştirilmektedir. Bununla birlikte, önerilen yöntemde ısıtma, yüksek basınç odasının şeffaf duvarı boyunca darbeli periyodik lazer radyasyonu ile gerçekleştirilir, içinden geçtikten sonra radyasyon çok ince bir grafit tabakası tarafından emilir. Şeffaf duvar, elmasın kendisi veya safir veya bor nitrür gibi başka bir şeffaf ve yeterince güçlü malzeme olabilir. Lazer radyasyonunun yetiştirilen elmastan geçmesi için, foton kuantum h değerinin elmas bant aralığı E 0 5,2 eV değerini aşmaması gerekir, yani. Lazer dalga boyu 230 nm'den büyük olmalıdır. Öte yandan, lazer radyasyonunun dalga boyu, elmasın safsızlığının ve kafes emiliminin başladığı uzak kızılötesi bölgeye kadar uzanmamalıdır; 5 mikrondan az olmalıdır. Grafitteki lazer radyasyonu cilt katmanının derinliğinde emilir Grafitin spesifik iletkenliği, lazer radyasyonunun frekansı. Bir Nd lazer için ( = 1,06 µm), grafitteki cilt derinliği = 0,26 µm ve bir XeCl lazer için ( = 0,31 µm) 0,14 µm'dir, yani. tüm optik aralıkta 0,2 olarak kabul edilebilir. Isıtılmış ince bir tabakanın büyüklük sırasına göre soğuma süresi şuna eşittir: t = 2 /a, burada a=k/C sıcaklık-iletkenlik katsayısıdır, k ise ısı iletkenlik katsayısı, yoğunluk, C ısı kapasitesidir. Isıtılan katmanın kalınlığı d ~ 0,2 µm'dir. Elmas için bilinen değerleri yerine koyarsak k = 10 W/cm derece, = 3,5 g/cm3, C = 2 J/g derece, karakteristik soğuma süresini elde ederiz. katman T = 1 ns Isıtılan katmanın sıcaklığının zaman davranışı, dikdörtgen darbeli frekans darbeli lazer radyasyonu için çözümü olan termal iletkenlik denkleminin çözümünden bulunur (I(t)=I 0, için) 0< t < o I(t)=0 для остального времени) дает условие нагрева графита в скин-слое до необходимой температуры, которая по порядку величины равна так называемой температуре "графитизации" 2000 К. Это условие имеет вид: I o o 0,1 Дж/см 2 . При интенсивности I 0 50 МВт/см 2 указанная температура достигается за время 2 нс. После остывания нагретого слоя и превращения его в слой алмаза процесс может быть повторен уже для следующего слоя графита с последующим его превращением в новый слой алмаза и т.д. Временной интервал между последовательными лазерными импульсами определяется общим временем отвода тепла в стенки камеры высокого давления и может доходить до микросекунды в зависимости от ее размеров. Средняя плотность мощности лазерного излучения определяется возможностями охлаждения камеры и может доходить до 10 кВт/см 2 . На чертеже изображена общая схема камеры для синтеза алмазной фазы при лазерном облучении графита в сжатом состоянии, где 1 стенки камеры высокого давления; 2 область поглощения лазерного излучения; 3 прозрачная стенка камеры высокого давления. Использование лазерного излучения для нагрева графита (а в более общем случае непрозрачных углеродосодержащих веществ), прижимаемого к алмазу, приводит к качественно новым результатам. Благодаря аномально малой глубине прогреваемого слоя и возникающей вследствие этого большим градиентам температуры, а также вследствие большой величины теплопроводности алмаза тепло из тонкого прогретого слоя уходит в окружающие стенки наковальни за аномально короткие времена. При этом большие градиенты температуры вызывают в материале также касательные напряжения, которые, как показывают опыты, способствуют образованию алмаза. Изменяя интенсивность лазерного импульса, можно создавать в слое графита практически любые температуры от начальной до температур 5000 К и выше. Верхняя граница по давлению в камере определяется типом наковальни, создающей внешнее объемное давление, и для типичных алмазных наковален может достигать нескольких десятков ГПа. Нижняя граница согласно опытам лежит в районе 10 ГПа. После нагрева одного слоя графита и превращения его в алмаз следующий импульс лазерного излучения проходит через образованный алмазный слой и нагревает следующий слой графита и т. д. т.е. процесс может быть многократно повторен, пока весь облучаемый графит не превратится в алмаз. В отличие от нагрева электрическим током лазерное излучение нагревает даже случайно образующиеся в алмазе непрозрачные включения графита, заставляя их превращаться в алмаз. Поэтому предлагаемый способ позволяет получать особо чистые и прозрачные образцы алмаза в больших объемах. Способ осуществляется следующим образом. Графит помещают в камеру давления, одна из стенок которых является прозрачной для лазерного излучения. Давление в камере, например, с помощью гидростатического пресса, поддерживается все время постоянным, на уровне 10 ГПа. Через прозрачную стенку камеры подается импульсно-периодическое лазерное излучение, например, 2-й гармоники Nd-лазера = 0,53 мкм в котором произведение плотности интенсивности в импульсе на длительность импульса удовлетворяет условию I o o 0,2 Дж/см 2 . При интенсивности I 0 50 МВт/см 2 температура 1000 К достигается за время 2 нс. После остывания нагретого слоя за такое же по порядку величины время и превращения его в алмаз следующий лазерный импульс нагревает следующий слой сжатого графита и процесс продолжается до полной трансформации графита в алмаз. После выключения лазерного излучения и снятия давления полученный алмаз вынимается из камеры. Следует отметить, что лазерное излучение, особенно в ультрафиолетовой области спектра, кроме чисто теплового воздействия на графит может способствовать перестройке сжатого графита в алмаз переводя атомы углерода в электронно-возбужденное состояние, тем самым стимулируя перестройку валентных связей, характерную для структуры алмаза. При этом синтез алмаза может происходить без существенного повышения температуры путем фотохимического воздействия лазерного излучения на фазовый переход сжатый графит-алмаз. В последнем случае для синтеза алмаза можно использовать непрерывное лазерное излучение слабой интенсивности. Скорость границы наращивания алмаза можно оценить из соображений размерности: v d = I/(E g N g) где I средняя интенсивность лазерного излучения, поглощенного в графите, E g характерная энергия, необходимая для перестройки одного атома углерода из решетки графита в решетку алмаза, она по порядку величины равна E g = kT g где T g =2000, k температура "графитизации", N g =10 22 см -3 плотность атомов углерода. При средней плотности поглощаемой в графите лазерной мощности в 10 Вт/см 2 скорость роста алмаза должна составлять около 1 мм/с. Величина выращиваемых алмазов определяется только величиной объема, в котором внешним устройством, например, гидростатическим прессом, создается необходимое для синтеза алмаза давление, и в настоящее время может доходить до нескольких кубических сантиметров. Отметим, что предлагаемый способ отличается как высокой скоростью роста, так и высокой чистотой получаемых алмазов, так как не связан с использованием катализаторов и внесением посторонних примесей в процессе синтеза. Он может быть использован для стимулирования роста любого прозрачного для лазерного излучения вещества, находящегося в контакте с непрозрачным материалом, служащего для него исходным продуктом.

Elmas madenciliği şüphesiz herhangi bir ülkenin ekonomisini destekleyebilecek oldukça karlı bir iştir. Ancak yine de birçok girişimci muhtemelen bu değerli taşları elde etme maliyetlerini düşürmek ve böylece elmas madenciliği endüstrisinin gelirini daha da artırmak isteyecektir. Peki ya grafitten sentetik olarak elmas üretmek mümkün olsaydı?

Bu soruyu cevaplamak için iki malzemenin - elmas ve grafit - doğasını anlamak gerekir. Pek çok kişi, görünüşte farklı olan bu iki malzemenin tamamen karbondan oluştuğunu kimya derslerinden hâlâ hatırlıyor.

Elmas genellikle şeffaf bir kristaldir ancak mavi, camgöbeği, kırmızı ve hatta siyah da olabilir. Dünyadaki en sert ve en dayanıklı maddedir. Bu sertlik kristal kafesin özel yapısından kaynaklanmaktadır. Bir tetrahedron şeklindedir ve tüm karbon atomları birbirine aynı mesafededir. Grafit, metalik bir renk tonuna sahip koyu gri, yumuşak ve tamamen opaktır. Grafitin kristal kafesi, her birinde moleküllerin güçlü altıgenler halinde toplandığı katmanlar halinde düzenlenmiştir, ancak katmanlar arasında moleküller arasındaki bağ oldukça zayıftır. Yani, esasen elmas ve grafit arasındaki fark, kristal kafesin farklı yapısında yatmaktadır.

Grafitten elmas yapmak

Bu sayede grafitin elmasa dönüşümü mümkün olmaktadır. Bu yirminci yüzyılın bilim adamları tarafından kanıtlandı. 1955 yılında General Electric'in bir raporu sunuldu ve çok küçük de olsa ilk elmaslar sentezlendi. Sentezi ilk gerçekleştiren şirketin araştırmacısı T. Hall oldu. Bu başarıyı elde etmek için 120 bin atmosfer basınç ve 1800°C sıcaklık oluşturmayı mümkün kılan ekipmanlar kullanıldı.

Allied Chemical Corporation'dan bir grup bilim adamı, grafitin doğrudan elmasa dönüşümünü gerçekleştirdi. Bunu başarmak için önceki yöntemlere kıyasla daha ekstrem koşullar kullanıldı. 1 mikrosaniyede maksimum 300 bin atmosfer basınç ve 1200°C sıcaklık yaratmak için muazzam güce sahip bir patlayıcı kullanıldı. Sonuç olarak, grafit numunesinde birkaç küçük elmas parçacığı bulundu. Deneyin sonuçları 1961'de yayınlandı.

Ancak grafitten elmas elde etmenin tüm yolları bunlar değildi. 1967 yılında R. Wentorf ilk elması tohumdan yetiştirdi. Büyüme oranının oldukça düşük olduğu ortaya çıktı. R. Wentorf tarafından bu yöntemle yapılan en büyük sentetik elmas 6 mm boyuta ve 1 karat (yaklaşık 0,2 g) ağırlığa ulaştı.

Grafitten elmas sentezlemek için modern yöntemler

Modern teknolojiler, çeşitli yöntemler kullanılarak grafitten elmas elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Elmaslar mümkün olduğunca doğala yakın koşullar altında ve ayrıca katalizörler kullanılarak sentezlenir. Elmas kristalleri metan ortamında yetiştirilir ve çeşitli aşındırıcıların üretimi için ince elmas tozu, patlayıcıların veya büyük bir akım darbesine sahip telin patlatılmasıyla elde edilir.

Kısa özellikler: elmas, grafit ve kömür

Elmas, grafit ve kömürün karşılıklı dönüşümleri

Dönüşüm - grafit veya kömürün elmasa dönüşümü

Grafitten bir elmas alın

Sahte elmaslarım var

Yapay elmas üretme yöntemi

Bir tane daha buldum yapay elmas üretme yöntemi!

Yapay elmaslarla ilgili sorun

Grafiti elmasa dönüştürmek

İlk yapay elmaslar

Yapay elmasların yaratılması

Elmas doğada nasıl ortaya çıktı?

Derin elmas doğum hipotezi

Patlayıcı hipotez

Kavitasyon modunda elmas doğumunun hipotezi

Hem elmas hem de grafit aynı elementin (karbon) farklı formlarıdır. Yumuşak, ufalanan grafit ve dünyanın en sert kristali aynı formüle sahiptir - C. Bu nasıl mümkün olabilir?

Elmas ve grafitin özellikleri

Elmaslar doğada iyi tanımlanmış kristal formda bulunur.Şeffaf ve çoğu zaman renksiz bir kristaldir, ancak mavi, kırmızı ve hatta siyah renkli elmaslar da vardır. Kuraldan bu renk sapması, kristal oluşumunun doğal koşullarının özellikleri ve içindeki yabancı maddelerin varlığı ile ilişkilidir. Temizlenmiş ve parlatılmış bir elmas, insanların takdir ettiği özel bir parlaklık kazanır.

Elmaslar ışığı iyi yansıtır ve karmaşık bir şekle sahip olduklarından onu iyi kırarlar. Bu, saflaştırılmış kristalin parlaklık ve ışıltısının bir işaretini verir. Isı iletkenidir ancak elektrik açısından yalıtkandır.

Grafit elmasın antipodudur. Bu bir kristal değil, ince plakalardan oluşan bir koleksiyon. Gri bir renk tonu ile siyahtır. Görünüşte, dökme demir ağırlıklı çeliğe benzer.

Çelik görünümüne rağmen dokunulduğunda yağlı bir his veriyor ve kullanıldığında yumuşak olduğu da ortaya çıkıyor. En ufak bir baskıyla ufalanır, bu da grafiti kağıda bilgi basmak için kullanan insanları cezbeden şeydir.

Grafit, elmas gibi iyi bir ısı iletkenidir ancak diğer moleküler yapısından farklı olarak elektriği de iyi iletir.

Moleküler karbon polimorfizminin bu farklı temsilcileri birbirlerinden yalnızca tek bir şeyle ayrılır: moleküler kafesin yapısı. Geriye kalan her şey asıl şeyin bir sonucudur.

Grafitte kristal kafes düzlemsel bir prensibe göre düzenlenir. Tüm atomları aynı düzlemde olan bir altıgende bulunur. Farklı altıgenlerin atomları arasındaki bağların bu kadar zayıf olmasının ve grafitin kendisinin katmanlı olmasının ve katmanlarının birbirine zayıf bir şekilde bağlanmasının nedeni budur. Kristal kafesin bu yapısı onun yumuşaklığını ve çeşitli kullanışlılığını belirler, ancak grafitin kendisi yok edilir. Bununla birlikte, özel koşullar ve diğer maddeler kullanılarak grafitten bir elmas elde edilmesini mümkün kılan tam da kristal kafesin bu yapısıdır. Doğadaki bu mineralde de benzer koşullar altında aynı işlemler gerçekleşir.

Elmas kafes, herkesin herkesle ve herkesin herkesle hacimsel bağlantıları ilkesi üzerine inşa edilmiştir. Atomlar düzenli bir tetrahedron oluşturur. Her tetrahedrondaki bir atom, her biri başka bir tetrahedronun tepe noktasını oluşturan diğer atomlarla çevrilidir. Tetrahedronların her biri başka bir tetrahedronun parçası olduğu için, her bir elmas parçasında, bu tetrahedronları oluşturan moleküllerin sayısından çok daha fazla tetrahedron olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle elmas en dayanıklı mineraldir.

Grafit ve elmastaki karbonun kaderi

Karbon, biyosferde ve tüm Dünya gezegeninde en bol bulunan elementlerden biridir. Atmosferde (karbon dioksit), suda (çözünmüş karbondioksit ve diğer bileşikler) ve litosferde şu veya bu şekilde bulunur. Burada, dünyanın gökkubbesinde büyük kömür, petrol, doğal gaz, turba vb. yataklarının bir parçasıdır. Ancak saf haliyle elmas ve grafit yataklarıyla temsil edilir.

Karbonun çoğu canlı organizmalarda yoğunlaşmıştır. Herhangi bir organizma vücutlarını, canlı bedenlerdeki konsantrasyonu cansız maddedeki karbon içeriğini aşan karbondan oluşturur. Ölü organizmalar litosferin veya okyanusun yüzeyine yerleşir. Orada farklı koşullar altında ayrışarak karbon açısından zengin birikintiler oluştururlar.

Saf elmas ve grafit yataklarının kökeni çok tartışma konusudur. Bunların kendilerini özel koşullarda bulan ve kömür gibi mineralleşmiş eski organizmalar olduğuna inanılıyor. Ayrıca elmasların magmatik kökenli, grafitin ise metamorfik kökenli olduğuna inanılmaktadır. Bu, gezegendeki elmas konsantrasyonunun, oksijen varlığında kendiliğinden patlama ve yanmanın meydana geldiği, dünyanın bağırsaklarında karmaşık süreçleri içerdiği anlamına gelir. Metan ve oksijen moleküllerinin etkileşimi sonucunda elmas kristalleri ortaya çıkar. Aynı işlemler sırasında ancak belirli koşullar altında grafitin ortaya çıkması da mümkündür.

Grafitten elmas nasıl elde edilir

Kimyanın mevcut gelişme düzeyinde bunu elde etmek uzun zamandır sorun olmadı. Doğanın milyonlarca yılda yaptığını insan çok daha kısa sürede yapabilmektedir. Asıl mesele, doğada bir saf karbon formunun diğerine dönüştüğü koşulları yeniden üretmek, yani yüksek sıcaklık ve çok yüksek basınç yaratmaktır.

İlk defa bu tür koşullar bir patlama kullanılarak yaratıldı. Patlama, yüksek basınç altında ani bir yanmadır. Toplamayı başardıkları şeyleri topladıktan sonra grafitin içinde küçük elmasların ortaya çıktığı ortaya çıktı. Bu parçalı dönüşüm, patlamanın çok çeşitli basınç ve sıcaklıklar yaratması nedeniyle meydana geldi. Grafitten elmasa geçiş için koşulların yaratıldığı yerde bu gerçekleşti.

Süreçlerdeki bu istikrarsızlık, grafitten elmas üretimi için patlamaları ümitsiz hale getirdi. Ancak bu, bilim adamlarını durdurmadı ve grafiti elmas haline getirme umuduyla inatla her türlü teste tabi tutmaya devam ettiler. Bir grafit çubuğun darbelerle 2000°C sıcaklığa ısıtılmasıyla istikrarlı bir sonuç elde edildi; bu, önemli boyutlarda elmasların elde edilmesini mümkün kıldı.

Yüksek basınçla yapılan deneyler beklenmedik sonuçlar verdi - grafit elmasa dönüştü, ancak basınç azaldığında orijinal durumuna geri döndü. Yalnızca basıncı kullanarak karbon atomları arasındaki mesafeyi tutarlı bir şekilde azaltmak mümkün değildi. Daha sonra basıncı ve yüksek sıcaklığı birleştirmeye başladılar. Son olarak, elmas kristallerinin elde edilebileceği sıcaklık ve basınç kombinasyonlarının aralığını belirlemek mümkün oldu. Doğru, bu yalnızca mücevherlerde kullanımı zor olan teknik bir elmas üretti.

Grafiti elmasa dönüştürme işlemi için yüksek enerji tedariki maliyetlerine ek olarak, başka bir sorun daha vardı - yüksek sıcaklığa maruz kalma süresi arttıkça elmasın grafitleşmesi başlıyor. Bütün bu incelikler, elmasın endüstriyel üretimini zorlaştırmaktadır. Bu nedenle kendisine son derece yıkıcı olan doğa, güncelliğini ve kârını koruyor.

Mücevher amaçlı bir elmas elde etmek için bir tohum kullanarak kristal yetiştirmeye başladılar. Bitmiş elmas kristali 1500° sıcaklığa maruz bırakıldı, bu da önce hızlı, sonra yavaş büyümeyi teşvik etti. Kristal ne kadar büyükse, o kadar yavaş büyüyordu. Bu etki, ilginç deneyi sadece bir deney haline getirdi çünkü endüstriyel ölçekte üretimi kârsız hale geldi. Metanın elmas yetiştirmek için "besleyici" olarak kullanılması durumu iyileştirmedi. Yüksek basınç ve sıcaklıkta metan, karbon ve hidrojene ayrışır. Bu karbon elmasın “gıdasıdır”.

Elmas ve grafit uygulamaları

Her iki mineral de endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elmaslar kullanılır:

• elektrik mühendisliğinde;
• enstrüman yapımı;
• radyo elektroniği;
• sondaj kulelerinde
• takı yapımında.

Grafit aşağıdakiler için kullanılır:

• potaların ve diğer refrakter ekipmanların üretimi;
• yağlayıcıların üretimi;
• kalem yapmak;
• elektrikli kömür endüstrisi için ekipman üretimi.

Hem grafitin hem de elmasın çeşitli endüstrilerdeki kullanım çeşitliliğine rağmen, grafitin daha büyük faydalarından rahatlıkla bahsedebiliriz. Elmas, kristal kafesinin idealliği nedeniyle hareketsizdir. Sadece elmas olarak kullanılabilir. Doğada çıkarılan elmasların çoğu kuyumculuk sektörünün ihtiyaçlarına gidiyor, çünkü mineral en pahalı değerli taşlardan biri; elmas haline gelerek paranın dolaşımını teşvik ediyor ve bu onun ekonomideki ana özelliği.

Doğadan uzaklaştırılan grafit, kendi kendine yeten bir değer değil, büyük bir üretim işçisi haline gelir. Özellikleri nedeniyle hem gerçek doğal haliyle yani grafit olarak hem de aynı elmas gibi yeni maddelerin elde edilebileceği bir araç olarak kullanılır.