如何自製鑽石?
人們自數百年前就嘗試合成鑽石,經過無數次的失敗,在上個世紀人們終於在實驗室合成出鑽石。目前合成寶石級鑽石的方法有兩種,一個是高溫高壓法(HPHT),另一個則是化學氣相沉積法(CVD)。
「實驗室生長鑽石」 :
就是用人工合成鑽石方法,包含有HPHT(高溫高壓法) 及 CVD(化學氣相沉積法)兩種生長長晶方式。在鑽石鑑定類別上,皆稱為「實驗室生長鑽石(Lab. Grown Diamond)」。
實驗室生長鑽石 vs 天然鑽石 :
不僅外觀、成分一樣,它們的物理化學特性和天然鑽石別無二致,不同之處在於他們所生長方式,天然鑽石是從地底下開採出來,而實驗室生長鑽石則是由實驗室模擬天然鑽石生長環境條件培育出來,用肉眼或傳統儀器方法,是無法分辨出差別。如果不藉助高解析的儀器進行辨識,它們和天然鑽石的區別或許只是:「淨度更趨於完美」、「價格更親民」。
人工合成鑽石的技術,主要就是模仿天然鑽石生長時的環境來培養鑽石。合成鑽石就晶體形成之生長方式而言,大致可分為三種方式:一就是高溫高壓法,二是震波法,三是化學氣相沉澱法。
一、高溫高壓法:這種方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蠟、糖等;有份報告曾列舉二十幾種合成成功的材料。應用的催化劑可用鐵、鈷、鎳、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉻、鉭、鎂,或這些金屬元素的混合物。要求至少要達75,000atm(大氣壓),最好在80,000atm至110,000atm的高壓狀態,形成溫度則要在1200℃??2000℃之間,最好是在1400℃??1800℃之間。反應艙的中部為高溫區,碳源置放在該區,晶種放在反應艙下部的低溫區。以石墨為碳源,晶種固定在氯化鈉(食鹽)晶床內,晶種某特殊晶面對著金屬催化劑,在晶種和碳源之間放置直徑6mm,厚3mm,金屬催化劑圓柱,此金屬催化劑是鐵鎳合金。組合後,置入單向加壓,四塊斜滑面式立體超高壓高溫裝置中,再放入1000頓的油壓機內,反應腔溫度約1450℃,壓力控制在6GPa左右,生長時間22~52小時。
二、震波法:主要是利用爆炸時所產生的瞬間高溫高壓條件來合成鑽石,所合成的鑽石顆粒都很小(通稱鑽石粉),只適合在工業上應用。
三、化學氣相沉澱法:首先把氫氣和含碳氫的氣體(一般使用甲烷CH4),通過一組調節器,調節兩種氣體的比例,然後利用微波波源或電熱絲等,加熱混合的氣體,使溫度達2000℃左右,氫氣和甲烷會分解成氫原子和碳原子形成的電漿流,然後在加熱至600~1000℃的基質上,結核長成薄膜。




























































































