יהלומים מלאכותיים: איך הם נראים, איך משיגים אותם ואיפה משתמשים בהם?
יהלומים בולטים בצפיפות המבנה הייחודית שלהם, המאפשרת לאבן לעמוד בעומסים כבדים ובטמפרטורות גבוהות. נכס זה משמש בניסויים ופיתוחים בחלל, בייצור של מכשירים רפואיים ושעונים מדויקים ובתעשייה הגרעינית. לאחר החיתוך, המינרל היפה הופך ליהלום, אשר מוערך מאוד על ידי תכשיטנים. טכנולוגיות מודרניות מאפשרות ליצור אותו בתנאים מלאכותיים, להוזיל את המחיר מבלי לאבד איכות.
מוזרויות
לשימוש פעיל בקנה מידה תעשייתי, יהלומים מלאכותיים מיוצרים מאז 1993. איכותם הייתה כל כך גבוהה עד שתכשיטנים נדרשו לבדיקות מיוחדות כדי לקבוע את האותנטיות של האבנים. עבור הצרכן הממוצע, ההבדל לא היה ברור כלל, ולכן חברות רבות החלו להשתמש בקריסטלים כדי ליצור תכשיטים יוקרתיים.
במעבדות מודרניות, מגדלים מספר סוגים של אבן סינתטית זו: cerussites, fabulites, rhinestones, ferrolectrics, moissanites. נחשבת הקובייה היפה והנקייה ביותר של זירקוניום דו חמצני, הנקראת "זירקוניה". הוא משמש בתחומי תעשייה רבים ומשלים את הקולקציות של בתי האופנה תומס סאבו ופנדורה.
תכונות עיקריות של יהלומים מתורבתים:
- עלות נמוכה בהשוואה לאבנים טבעיות (המחיר הוא פי 10-15 פחות);
- קלות חיתוך;
- ללא פגמים נסתרים המשפיעים על קשיות (בועות אוויר, סדקים);
- חיקוי מלא של יהלום אמיתי לאחר חיתוך.
בין אוהבי האבנים היפות נחלקו הדעות גם לגבי תכונותיה של אבן לא טבעית. חלקם מאמינים שרק יהלום אמיתי מסוגל להבריח רוחות רעות, להגן על בעליו מפני נזק ועין הרע ולעזור לו בעניינים מסחריים.
בעלי חיקוי יהלומים טוענים שהתכשיטים שלהם יעילים באותה מידה בפליטת אנרגיה חיובית והבאת מזל.
אבנים מלאכותיות פותחו בשנים האחרונות על ידי המותגים הידועים Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops ו-LifeGem. עסק זה בארצות הברית נחשב לרווחי והמבטיח ביותר, שכן הפגיעה בסביבה היא מינימלית. בנוסף, ניסויים גיאולוגיים רבים מוכיחים שתקופת היווצרותם של יהלומים בטבע הסתיימה. לכן, פיתוח של פיקדונות חדשים יהפוך בקרוב לנחלת העבר.
היסטוריית קבלות
יהלומים אמיתיים היו פופולריים במשך מאות שנים. יהלומים יקרים עיטרו בגדי מלכות וכתרים, עברו בירושה ונכנסו לעתודות הזהב של האוצר של מדינות רבות. גם כיום, מינרלים בעלי פנים הם ההשקעה הטובה ביותר ורק עולים בערכם מדי שנה.
לכן, הפיתוחים הראשונים והניסיונות ליצור אבן סינתטית החלו בסוף המאה ה-19.
היהלום המלאכותי הראשון הושג ב-1950 על ידי מדענים שבדים במעבדת ASEA. לאחר מחקר, הניסיון שלהם חזר על ידי החברה האמריקאית ג'נרל אלקטריק ב-1956, תוך שיפור הטכנולוגיה. במהלך כמה עשורים הופיעו שיטות ופיתוחים חדשים שאפשרו לשנות את הגוון, הצורה והגודל של מינרל סינטטי. בשנת 1967 הושג פטנט על גידול אבני חן.
ההיסטוריה של ייצורם בברית המועצות מתחילה באבן הראשונה, שסונתזה במכון לפיזיקה ולחץ גבוה בסוף שנות ה-50 של המאה הקודמת. אבל עבודה פעילה בכיוון זה מתבצעת על ידי המדען OI Leipunsky, שפרסם מאמרים וחישובים מדעיים רבים עוד ב-1946.
עבודתו בתחום הכימיה שימשה בסיס לשיטות חדשות, הן למעשה הפכו לבסיס לייצור תעשייתי מודרני של יהלומים מלאכותיים.
פריצת דרך אמיתית התרחשה בתחילת שנות ה-60 של המאה הקודמת, כאשר מדענים צעירים ממעבדת הלחץ הגבוה במוסקבה יצרו עיתונות מיוחדת. בעזרתו ניתן היה להקים ייצור רחב היקף של אבנים כבדות: הנפח הגיע לאלף קראט ליום. כל היהלומים התעשייתיים שיוצרו שימשו לצרכי טילים והנדסת מכונות, יוצאו, והניבו מיליארדי רווחים.
בשנים האחרונות פותחו ברוסיה טכנולוגיות חדשות על ידי בתי תכשיטים פרטיים ומעבדות מדעיות.
הם מושכים מומחים זרים מדרום אפריקה, ארה"ב ואירופה, המנסים להוזיל את עלות השיטה.
כיצד מייצרים יהלומים סינתטיים?
קשה להבדיל בין יהלומים מלאכותיים הגדלים במעבדות של חברות כימיקלים מובילות מאבנים אמיתיות מבחינת שקיפות ובהירות. אבל כל השיטות המוכרות דורשות השקעות גדולות והן עמלניות.
לכן, המשימה העיקרית של המדענים היא למצוא את האיזון המושלם בין איכות לעלות הייצור.
טכניקת HPHT
HPHT או High Pressure, High Temperature היא הטכנולוגיה הנפוצה ביותר. מדענים שמו אבנים אמיתיות בגודל 0.5 מ"מ בבסיס של זירקוניה סינטטית. בתא מיוחד, על פי עקרון הפעולה, המזכיר אוטוקלאב, נוצר שילוב של טמפרטורה של לפחות 1400 מעלות צלזיוס ולחץ של 55,000 אטמוספרות. תרכובות כימיות שונות ושכבות גרפיט מיושמות על הבסיס הטבעי.
לאחר 10 ימים של חשיפה כזו, נוצרים קשרי סיגמא חזקים, המפרקים מסביב לבסיס נוצרים לאבן קשה ושקופה.
טכנולוגיה זו משחזרת באופן מקסימלי את התנאים הטבעיים להופעת המינרל, כך שהאיכות היא תמיד במיטבה, פגמים כמעט שאינם נכללים.
הפקת CVD או סינתזה של סרטים
טכנולוגיה זו היא מהראשונות בגידול מינרלים מלאכותיים. נעשה בו שימוש נרחב כאשר יש צורך ליצור ציפוי יהלומים חזק וחד במיוחד, ליצירת יהלומים איכותיים. כל הרכיבים ומצע היהלום ממוקמים בתאים מיוחדים היוצרים ואקום. לאחר המילוי במתאן מתחילה חשיפה לקרני מיקרוגל, המוכרות היטב מעבודת מיקרוגל. בטמפרטורות גבוהות, תרכובות כימיות של פחמן מתחילות להמיס ולהתאחד עם הבסיס.
טכנולוגיית CVD מייצרת יהלומים באיכות גבוהה שאינם נחותים בתכונותיהם מאלה האמיתיים. על בסיסם, מתפתחת טכנולוגיה להחלפת לוחות מחשב עמידים בפני שחיקה, דיאלקטריות ואזמלים דקים במיוחד ברפואת עיניים.
מדענים מקווים שבעתיד הקרוב עבור 1 קראט של אבנים סינתטיות המתקבלות בטכנולוגיה זו, ניתן יהיה להוזיל את המחיר ל-5-8 דולר.
טכניקת סינתזה נפיצה
אחד הפיתוחים האחרונים הוא שיטת סינתזת הנפץ. הוא מבוסס על שילוב של חימום חד של תערובת כימית באמצעות פיצוץ והקפאה לאחר מכן של המינרל שנוצר. התוצאה היא יהלום סינתטי טבעי העשוי מפחמן גבישי. אבל העלות הגבוהה גורמת לכימאים לחפש אפשרויות חדשות לסינתזה של מסת אבן.
היקף היישום
בין כל היהלומים, אבנים סינתטיות תופסות רק 10% מהשוק. גבישי זירקוניה זולים משמשים לייצור תכשיטי נשים. בתי אופנה מפורסמים מקשטים איתם שמלות ערב, תיקים ונעליים ומשתמשים בהם בעיצוב אקסקלוסיבי.
צעירים מתקדמים בוחרים בהם יותר ויותר בשל בטיחותם וידידותיות לסביבה.
יותר מ-90% מהיהלומים המלאכותיים נמצאים בשימוש בתעשייה. כיוונים עיקריים:
- מכונות שחיקה ברמת דיוק גבוהה, כלים לחיתוך חומרים קשים;
- מיקרואלקטרוניקה וייצור מחשבים;
- תעשייה ביטחונית;
- רובוטיקה;
- לייזרים ייחודיים לניתוחי עיניים;
- הנדסת מכונות;
- מכונות חדשות במטלורגיה;
- מדע טילים.
ההתקדמות האחרונה כוללת את השימוש ביהלום סינתטי לייצור עדשה מלאכותית. פעולות ההשתלה הראו שהבהירות וקלות החיתוך הופכות את השתל לאידיאלי עבור המטופל.
יש לו את הזווית הנכונה של שבירה ועמידות.
השוואה לאבנים טבעיות
התעשייה מייצרת יהלום סינטטי, הדומה כל כך לגביש טבעי עד שנדרש מספר בדיקות מעבדה כדי לזהותו. בואו נסתכל על ההבדלים הנפוצים ביותר.
- לכל היהלומים שגדלו באופן מלאכותי יש חותמת מיוחדת. זה נותן את שם החברה או המעבדה שייצרה את המוצר.
- עדיף להשתמש במיקרוסקופ חזק ולא בזכוכית מגדלת לבדיקה. בסדנאות מגלים ליקויים באמצעות ספקטרוגרף, ומוארים בקרניים אולטרה סגולות.
- יהלומים אמיתיים אינם מגיבים לשדות אלקטרומגנטיים. אתה יכול להשתמש בתכונה זו כשיטת בדיקה: אבן סינתטית נמשכת למגנט חזק.
- אם יש צורך לזהות יהלום בבית, מניחים אותו על נייר לבן עבה. בדיקה מדוקדקת מגלה אזורי גדילה הנוצרים כאשר נוצרת שכבת פחמן בלחץ גבוה.
- אבנים טבעיות נוצרות מהגבישים הבודדים הקטנים ביותר, ולכן יש להם מבנה הומוגני. כאשר מסתכלים בפירוט תחת מיקרוסקופ, נראה כי מוצרים לא טבעיים מורכבים מגבישים מיקרוסקופיים רבים.
בורסות יהלומים ברחבי העולם משתמשות במכשירי Diamond Check ו-M-Screen מיוחדים לניתוח.
תוך 10-15 שניות בלבד, הם מאפשרים להבחין בין חומרים סינתטיים מאבן טבעית בדיוק של 95-98%, לתת מידע מרבי על איכות ומבנה הגביש.
ייצור יהלומים סינתטיים מתואר בסרטון הבא.
