الماس مصنوعی: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
بدون خلاصۀ ویرایش
بدون خلاصۀ ویرایش
خط ۸۸: خط ۸۸:
===حفره زایی مافوق صوت===
===حفره زایی مافوق صوت===
بلورهای [[میکرون|میکرونی]] الماس را می توان از سوسپانسیون گرافیت در مایعی آلی در [[شرایط استاندارد دما و فشار]] به کمک [[حفره زایی]] مافوق صوت ترکیب کرد. بازده تولید الماس تقریبا 10% وزن اولیه گرافیت است. هزینه ی تخمین شده ی تولید الماس به این روش با مقدار روش HPHT قابل مقایسه است؛ کمال بلوری محصول به شکل قابل ملاحظه ای در روش فراصوت افتضاح است. این تکنیک نیازمند تجهیزات و فرآیندهای نسبتا ساده ای است اما فقط توسط دو گروه تحقیقاتی گزارش شده است و در سال 2012 هیچ استفاده صنعتی ندارد. متغیرهای متعدد فرآیند مثل آمادگی پودر اولیه ی گرافیت، انتخاب توان مافوق صوت، مدت زمان ترکیب و حلال هنوز به خوبی بهینه نشده اند و فقط دری برای موفقیت های احتمالی برای کارآمدی و کاهش هزینه های ترکیب فراصوتی باز شده است. <ref name="sonication">{{cite journal|title =Experimental Corroboration of the Synthesis of Diamond in the Cavitation Process| doi= 10.1134/1.1710678|journal = Doklady Physics |volume= 49 |year =2004| page= 150|issue=3|last1 =Galimov|first1 =É. M.|last2 =Kudin|first2 =A. M.|last3 =Skorobogatskii|first3 =V. N.|last4 =Plotnichenko|first4 =V. G.|last5 =Bondarev|first5 =O. L.|last6 =Zarubin|first6 =B. G.|last7 =Strazdovskii|first7 =V. V.|last8 =Aronin|first8 =A. S.|last9 =Fisenko|first9 =A. V.|bibcode = 2004DokPh..49..150G |last10 =Bykov|first10 =I. V.|last11 =Barinov|first11 =A. Yu.}}</ref><ref>{{cite journal|title =Graphite-to-diamond transformation induced by ultrasonic cavitation| doi= 10.1016/j.diamond.2008.01.112|journal=Diam. Relat. Mater.| volume= 17 |year= 2008| page= 931|issue= 6|last1 =Khachatryan|first1 =A.Kh.|last2 =Aloyan|first2 =S.G.|last3 =May|first3 =P.W.|last4 =Sargsyan|first4 =R.|last5 =Khachatryan|first5 =V.A.|last6 =Baghdasaryan|first6 =V.S.|bibcode = 2008DRM....17..931K }}</ref>
بلورهای [[میکرون|میکرونی]] الماس را می توان از سوسپانسیون گرافیت در مایعی آلی در [[شرایط استاندارد دما و فشار]] به کمک [[حفره زایی]] مافوق صوت ترکیب کرد. بازده تولید الماس تقریبا 10% وزن اولیه گرافیت است. هزینه ی تخمین شده ی تولید الماس به این روش با مقدار روش HPHT قابل مقایسه است؛ کمال بلوری محصول به شکل قابل ملاحظه ای در روش فراصوت افتضاح است. این تکنیک نیازمند تجهیزات و فرآیندهای نسبتا ساده ای است اما فقط توسط دو گروه تحقیقاتی گزارش شده است و در سال 2012 هیچ استفاده صنعتی ندارد. متغیرهای متعدد فرآیند مثل آمادگی پودر اولیه ی گرافیت، انتخاب توان مافوق صوت، مدت زمان ترکیب و حلال هنوز به خوبی بهینه نشده اند و فقط دری برای موفقیت های احتمالی برای کارآمدی و کاهش هزینه های ترکیب فراصوتی باز شده است. <ref name="sonication">{{cite journal|title =Experimental Corroboration of the Synthesis of Diamond in the Cavitation Process| doi= 10.1134/1.1710678|journal = Doklady Physics |volume= 49 |year =2004| page= 150|issue=3|last1 =Galimov|first1 =É. M.|last2 =Kudin|first2 =A. M.|last3 =Skorobogatskii|first3 =V. N.|last4 =Plotnichenko|first4 =V. G.|last5 =Bondarev|first5 =O. L.|last6 =Zarubin|first6 =B. G.|last7 =Strazdovskii|first7 =V. V.|last8 =Aronin|first8 =A. S.|last9 =Fisenko|first9 =A. V.|bibcode = 2004DokPh..49..150G |last10 =Bykov|first10 =I. V.|last11 =Barinov|first11 =A. Yu.}}</ref><ref>{{cite journal|title =Graphite-to-diamond transformation induced by ultrasonic cavitation| doi= 10.1016/j.diamond.2008.01.112|journal=Diam. Relat. Mater.| volume= 17 |year= 2008| page= 931|issue= 6|last1 =Khachatryan|first1 =A.Kh.|last2 =Aloyan|first2 =S.G.|last3 =May|first3 =P.W.|last4 =Sargsyan|first4 =R.|last5 =Khachatryan|first5 =V.A.|last6 =Baghdasaryan|first6 =V.S.|bibcode = 2008DRM....17..931K }}</ref>

==مشخصات==
از قدیم، نبود نواقص بلوری به عنوان مهم ترین مشخصه ی یک الماس به شمار می رود. خلوص و کمال بلوری بالا الماس ها را شفاف و روشن می کنند در حالیکه سختی شان، [[پاشندگی (اپتیک)]]، (درخشش یا لوستر) و پایداری شیمیایی (مرتبط با کاربرد تجاری)، آن ها را تبدیل به یک سنگ جواهر محبوب می کند. رسانندگی گرمایی بالا نیز برای کاربری های فنی مهم است. این در حالیست که پاشندگی نوری بالا یک خاصیت ذاتی هر الماس است، خواص دیگر یک الماس به نحوه ی تولید شدن آن بستگی دارد. <ref>[[#Spear|Spear and Dismukes]], pp. 308–309</ref>

===تبلور===
الماس می تواند یک بلور پیوسته ی تنها باشد یا متشکل از چندین بلور کوچکتر([[چند بلور]]). الماس های تک بلور بزرگ، شفاف و روشن معمولا بعنوان جواهر به کار می روند. الماس چند بلوره (PCD) متشکل است از دانه های کوچک که با چشم غیر مسلح با جذب و شکست نور بالا به راحتی دیده می شوند؛ برای جواهربودن مناسب نیستند و کاربردهای صنعتی مثل ابزار استخراج از معدن و ابزار برشی دارند. الماس چندبلوره غالبا با اندازه متوسط (یا [[کریستالیت| اندازه ی دانه]]) بلورهای متشکل شده از آن ها معرفی می گردد. اندازه های دانه از چند [[نانومتر]] تا صد ها [[میکرومتر]] موجودند و با عنوان های الماس "نانوبلور" و "میکروبلور"، به ترتیب، نام گذاری شده اند. <ref>{{cite book|url=http://books.google.com/?id=2g5GJtBFwo0C&pg=PA136|page=136|title=Handbook of Electrochemistry|author=Zoski, Cynthia G.|publisher=Elsevier|year=2007|isbn=0-444-51958-0}}</ref>

===سختی===
اگر سختی را مقاومت در برابر خراشیدن که از 1 (نرم ترین) تا 10 (سخت ترین) بنابر مقیاس [[سختی موس]] درجه بندی می گردد، تعریف کنیم؛ الماس مصنوعی سخت ترین ماده ی شناخته شده است. الماس درجه سختی 10 (سخت ترین) در این مقیاس را دارد. <ref name=read>{{cite book|url=http://books.google.com/?id=t-OQO3Wk-JsC&pg=PA49|pages=49–50|title=Gemmology|author=Read, P. G.|publisher=Butterworth-Heinemann|year= 2005|isbn=0-7506-6449-5}}</ref> سختی الماس مصنوعی وابسته به خلوص، کمال بلوری و جهت گیری آن است؛ سختی برای بلورهای خالص کم نقص جهت یافته در جهت [[شاخص میلر| [111]]] (در امتداد طولانی ترین قطر شبکه الماس مکعبی) بیشتر است. <ref>{{cite book|pages=142–147|url=http://books.google.com/?id=jtC1mUFZfQcC&pg=PA143|title=Properties, Growth and Applications of Diamond|author=Neves, A. J. and Nazaré, M. H.|publisher=IET|year= 2001|isbn=0-85296-785-3}}</ref> الماس نانوبلور ساخته شده در پرورش الماس CVD می تواند 30% تا 75% سختی یک الماس تک بلور را داشته باشد پس سختی را می توان برای کاربری های خاصی کنترل نمود. برخی الماس های تک بلور و الماس های نانوبلور HPHT ([[الماس متراکم نانومیله|اَبرالماس]] را ببینید) از تمام الماس های طبیعی شناخته شده سخت تر هستند. <ref name=blank>{{cite journal|title =Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: comparison with diamond on hardness and wear| doi= 10.1016/S0925-9635(97)00232-X |journal = Diamond and Related Materials |volume =7 |year =1998| page= 427 |url =http://nanoscan.info/wp-content/publications/article_03.pdf| issue =2–5|last1 =Blank|first1 =V.|last2 =Popov|first2 =M.|last3 =Pivovarov|first3 =G.|last4 =Lvova|first4 =N.|last5 =Gogolinsky|first5 =K.|last6 =Reshetov|first6 =V.|bibcode = 1998DRM.....7..427B }}</ref><ref>{{cite journal| author= Sumiya, H. |title =Super-hard diamond indenter prepared from high-purity synthetic diamond crystal |doi = 10.1063/1.1850654 |journal =Rev. Sci. Instrum. |volume =76 |year= 2005 |page =026112| issue= 2|bibcode = 2005RScI...76b6112S }}</ref><ref>{{cite journal|title =Ultrahard diamond single crystals from chemical vapor deposition| doi=10.1002/pssa.200409033 |journal= Physica Status Solidi (a) |volume= 201 |year =2005 |page=R25| issue =4|last1 =Yan|first1 =Chih-Shiue|last2 =Mao|first2 =Ho-Kwang|last3 =Li|first3 =Wei|last4 =Qian|first4 =Jiang|last5 =Zhao|first5 =Yusheng|last6 =Hemley|first6 =Russell J.}}</ref>

===ناخالصی ها و محتویات===
هر الماس اتم هایی بغیر از کربن در غلظت هایی قابل تشخیص با تکنیک های تجزیه دارد. آن اتم ها را می توان در فازهای ماکروسکوپی به نام محتویات جمع آوری نمود. از ناخالصی ها عموما اجتناب می شود، اما می توان عمدا آن را روشی برای کنترل برخی خواص الماس نامید. فرآیندهای پرورش الماس مصنوعی، با استفاده از حلال-کاتالیزگرها معمولا منجر به تشکیل تعدادی مراکز پیچیده ی مربوط به ناخالصی شامل اتم های فلزهای گذرا (مثل نیکل؛ کبالت یا آهن)، می شوند که بر خواص الکترونیکی ماده تاثیر گذارند. <ref>{{cite journal|last1=Larico|first1=R.|last2=Justo|first2=J. F.|last3=Machado|first3=W. V. M.|last4=Assali|first4=L. V. C.|title=Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond|journal=Phys. Rev. B|date=2009|volume=79|page=115202|doi=10.1103/PhysRevB.79.115202}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Assali|first1=L. V. C.|last2=Machado|first2=W. V. M.|last3=Justo|first3=J. F.|title=3d transition metal impurities in diamond: electronic properties and chemical trends|journal=Phys. Rev. B|date=2011|volume=84|page=155205|doi=10.1103/PhysRevB.84.155205}}</ref>

به عنوان مثال، الماس خالص نارسانای الکتریکی است اما الماس با بور اضافه شده یک رسانای الکتریکی است(و در برخی موارد یک [[ابررسانای کووالانسی|ابررسانا]])، <ref name="nature">{{cite journal |title =Superconductivity in diamond| doi= 10.1038/nature02449 |journal =Nature |pmid =15057827 |volume =428 |issue =6982 |year= 2004 | url =http://www.nims.go.jp/NFM/paper1/SuperconductingDiamond/01nature02449.pdf |bibcode=2004Natur.428..542E |pages =542–5 |last1 =Ekimov |first1 =E. A. |last2 =Sidorov |first2 =V. A. |last3 =Bauer |first3 =E. D. |last4 =Mel'Nik |first4 =N. N. |last5 =Curro |first5 =N. J. |last6 =Thompson |first6 =J. D. |last7 =Stishov |first7 =S. M.|arxiv = cond-mat/0404156 }}</ref> که اجازه می دهد از آن برای کاربردهای الکترونیکی به کار برده شود. ناخالصی های [[نیتروژن]] مانع جنبش [[نابجایی]] های شبکه ای می گردد (معایب [[ساختار بلوری]]) و شبکه را تحت [[تنش (مکانیک)|تنش فشاری]] قرار می دهد که نتیجتا سختی و [[چقرمگی]] افزایش می یابد. <ref name=Catledge1999>{{cite journal|author = Catledge, S. A.|year = 1999|title = Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using high-methane concentrations|journal = Journal of Applied Physics|volume = 86|page = 698|doi = 10.1063/1.370787|last2 = Vohra|first2 = Yogesh K.|bibcode = 1999JAP....86..698C }}</ref>

===رسانندگی گرمایی===
برخلاف اکثر نارساناهای الکتریکی، الماس خالص به علت [[پیوند کووالانسی]] درون بلور یک رسانای گرمایی خوب است. رسانندگی گرمایی الماس خالص بالاترین مقدار هر جامد شناخته شده ای است. تک بلور های الماس مصنوعی غنی شده از 12C (99.9%)، [[الماس خالص با یک ایزوتوپ]]، بالاترین [[رسانندگی گرمایی]] بین هر ماده ای، 30 W/cm.K در دمای اتاق و 7.5 برابر [[مس]]، دارند. رسانندگی الماس طبیعی با حضور طبیعی [[کربن 13]] به میزان 1.1% کاهش می یابد که باعث ناهمگنی در شبکه خواهد شد. <ref name=PNU>{{cite journal |title =Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond| journal= Phys. Rev. Lett. |volume = 70 |year = 1993 | doi =10.1103/PhysRevLett.70.3764 |pmid=10053956 |bibcode=1993PhRvL..70.3764W |issue =24 |pages =3764–3767 |last1 =Wei |first1 =Lanhua |last2 =Kuo |first2 =P. |last3 =Thomas |first3 =R. |last4 =Anthony |first4 =T. |last5 =Banholzer |first5 =W.}}</ref>

رسانندگی گرمایی الماس به درد جواهرفروشان و جواهرشناسان می خورد که بخواهند با یک کاوشگر رسانندگی الکتریکی الماس های واقعی را از تقلبی ها تشخیص دهند. این کاوشگر ها شامل یک جفت [[ترمیستور]] باتری خور که به یک نوک مسی خوب نصب شده اند، هستند. یک ترمیستور به عنوان یک وسیله ی گرمایی کار می کند و دیگری دمای نوک مسی را اندازه می گیرد؛ اگر سنگ مورد آزمایش الماس باشد، انرژی گرمایی نوک را با سرعت کافی هدایت خواهد کرد تا افت دمای قابل اندازه گیری را تولید کند. این آزمایش دو سه ثانیه طول می کشد. <ref>Wenckus, J. F. "Method and means of rapidly distinguishing a simulated diamond from natural diamond" {{US patent|4488821}} December 18, 1984</ref>

==کاربرد ها==

===ماشین ابزار ها و ابزار برشی===
[[پرونده: Diamond blade very macro.jpg|بندانگشتی|الماس ها در تیغه ی [[دستگاه فرز]]]]


اکثر کاربردهای صنعتی الماس مصنوعی ارتباط زیادی به سختی بالای آن دارد؛ این خاصیت الماس را ماده ی ایده آلی برای [[ماشین ابزار]] و [[ابزار برشی]] می کند زیرا که سخت ترین ماده ی واقعی شناخته شده طبیعی، الماس را می توان برای صیقل کاری، برش یا ساییدن هر ماده دیگری حتی دیگر الماس ها به کار برد. کاربردهای صنعتی معمول این خاصیت شامل [[مته]] ها و اره های نوک الماسی و استفاده ی پودر الماس به عنوان یک [[ساینده]] می باشد. <ref>{{cite book |author=Holtzapffel, C. |title=Turning And Mechanical Manipulation |url=http://books.google.com/?id=omwPAAAAYAAJ&pg=PA178 |publisher=[[Holtzapffel]] |pages=176–178 |year=1856 |isbn=1-879335-39-5}}</ref> این ها تاکنون بیشترین استفاده های صنعتی الماس صنعتی هستند. در حالیکه الماس طبیعی نیز برای این مقاصد استفاده می شود، الماس مصنوعی HPHT محبوب تر است که بیشتر هم به خاطر قابلیت دوباره سازی و تکثیر خواص مکانیکی آن می باشد. الماس برای [[آلیاژ]] های [[آهنی]] ماشین ابزار در سرعت های بالا مناسب نیست زیرا کربن در دماهای بالا قابلیت حل شوندگی در آهن ساخته شده توسط ماشین ابزارهای پرسرعت را دارد که باعث ایجاد پوشش شدیدا افزایش یافته روی ابزارهای الماسی در مقایسه با دیگر جایگزین ها می گردد. <ref>{{cite journal| title =The application of polycrystalline diamond (PCD) tool materials when drilling and reaming aluminum-based alloys including MMC| doi =10.1016/0890-6955(95)93044-7 |journal =International journal of machine tools & manufacture |volume =35 |year =1995 |page = 761| issue =5| last1 =Coelho| first1 =R.T.| last2 =Yamada| first2 =S.| last3 =Aspinwall| first3 =D.K.| last4 =Wise| first4 =M.L.H.}}</ref>

شکل معمول الماس در ابزار برشی دانه های میکرونی پراکنده در یک ماتریس فلزی (معمولا کبالت) [[تف جوشی|تف جوش شده]] روی وسیله است. این شکل معمولا در صنعت به الماس چندبلوره (PCD) ارجاع می شود. ابزارهای با نوک PCD را می توان در کاربری های استخراج از معادن و برشکاری ها پیدا کرد. در پانزده سال اخیر، عملیات با ابزارهای فلزی پوشیده با الماس CVD انجام گرفته است و ضمن پیشروی موفق کار، جای خود را به ابزارهای PCD سابق نداده است. <ref name="tools">{{cite journal |title =Diamond films grown on cemented WC-Co dental burs using an improved CVD method| doi =10.1016/S0925-9635(03)00074-8 |journal =Diamond and Related Materials |volume =12| year =2003| page= 1300 |issue =8 |last1 =Ahmed |first1 =W. |last2 =Sein |first2 =H. |last3 =Ali |first3 =N. |last4 =Gracio |first4 =J. |last5 =Woodwards |first5 =R.|bibcode = 2003DRM....12.1300A }}</ref>

===رساننده ی گرما===
اکثر مواد با رسانندگی گرمایی بالا معمولا رسانای الکتریکی هم هستند مثل فلزات. در مقابل، الماس مصنوعی خالص رسانندگی گرمایی بالا دارد ولی رسانایی الکتریکی آن ناچیز است. این ترکیب برای مصارف الکترونیک پرارزش است چون الماس به عنوان [[گرماخور]] برای [[لیزر دیودی|لیزرهای دیودی]] پُرتوان، آرایه های لیزر و [[ترانزیستور]]ها مورد استفاده قرار می گیرد. اتلاف حرارت بهینه عُمر وسایل الکتریکی مذکور را طولانی می کند و هزینه های بالای تعویض آن وسایل، استفاده از گرماخورهای الماسی نسبتا گران قیمت را توجیه می کند. <ref>{{cite journal |title=120 W CW output power from monolithic AlGaAs (800 nm) laser diode array mounted on diamond heatsink |author=Sakamoto, M.; Endriz, J. G. and Scifres, D. R. |journal=Electronics Letters |year=1992 |volume=28 |issue=2 |pages=197–199 |doi=10.1049/el:19920123}}</ref> در فناوری نیمه رساناها، گرماگسترهای الماس مصنوعی از زیاد گرم شدن سیلیسیم و دیگر مواد نیمه رسانا جلوگیری می کند. <ref>Ravi, Kramadhati V. ''et al.'' "Diamond-silicon hybrid integrated heat spreader" {{US patent|6924170}}, August 2, 2005</ref>

===مواد نوری===
الماس سخت و به لحاظ شیمیایی بی اثر بوده، رساندگی گرمایی بالا و ضریب [[انبساط گرمایی]] پایینی دارد. این خواص الماس را از هر ماده ی شیشه ای موجود و مورد استفاده برای انتقال تابش های ریزموج و مادون قرمز برتر می کند. بنابراین، الماس مصنوعی در حال جانشینی به جای [[سلنید روی]] مورد استفاده برای پنجره خروجی لیزرهای پرتوان CO<sub>2</sub> <ref>{{cite book| pages = 303–334| title = Materials for infrared windows and domes: properties and performance| author = Harris, D. C.| publisher = SPIE Press|year = 1999|isbn = 0-8194-3482-5}}</ref> و [[گیروترون]] ها می باشد. پنجره های الماس مصنوعی به شکل قرص هایی با قطر بالا (تقریبا 10 سانتیمتر برای گیروترون ها) و ضخامت های کمتر (برای کاهش جذب) هستند و فقط به روش CVD قابل تولید می باشند. <ref>{{cite journal| title = The diamond window for a milli-wave zone high power electromagnetic wave output| journal = New Diamond| volume = 15|page = 27|year =1999|issn=1340-4792|url=http://sciencelinks.jp/j-east/article/199910/000019991099A0228944.php}}</ref><ref>{{cite book| author= Nusinovich, G. S.| title = Introduction to the physics of gyrotrons| publisher = JHU Press|year = 2004|isbn = 0-8018-7921-3| page = 229}}</ref>

پیشرفت های اخیر در روش های ساخت CVD و HPHT خلوص و کمال ساختار بلوری الماس تک بلور را به قدر کافی بالا برده اند تا به جای سیلیسیم به عنوان یک [[توری پراش]] و ماده ی پنجره در منابع تابش پرتوان مثل [[سنکروترون]]ها مورد استفاده قرار بگیرد. <ref>{{cite journal|bibcode=1993SPIE.1739..628K|doi=10.1117/12.140532|year=1992 |title=Diamond Monochromator for High Heat Flux Synchrotron X-ray Beams|author=Khounsary, Ali M.; Smither, Robert K.; Davey, Steve; Purohit, Ankor |url=http://www.aps.anl.gov/Science/Publications/lsnotes/ls215/ls215.html|archiveurl=http://web.archive.org/web/20080917115145/http://www.aps.anl.gov/Science/Publications/lsnotes/ls215/ls215.html|archivedate=2008-09-17|accessdate=2009-05-05|journal=Proc. SPIE |volume=1739|pages=628–642|series=High Heat Flux Engineering|editor1-last=Khounsary|editor1-first=Ali M|last2=Smither|last3=Davey|last4=Purohit}}</ref><ref>{{cite web|author=Heartwig, J. et al.|title=Diamonds for Modern Synchrotron Radiation Sources |url=http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Publications/Highlights/2005/Imaging/XIO5|date=September 13, 2006 |accessdate=2009-05-05| publisher = European Synchrotron Radiation Facility}}</ref> هردوی فرآیند های CVD و HPHT نیز برای ساخت سندان های الماس روشن طراح نوری به عنوان ابزاری برای اندازه گیری خواص الکتریکی و مغناطیسی مواد در فشارهای خیلی بالا با استفاده از یک [[سلول سندان الماسی]] به کار برده می شوند. <ref name="designerdiamond">{{cite journal| title=Magnetic susceptibility measurements at high pressure using designer diamond anvils| doi= 10.1063/1.1544084|journal=Rev. Sci. Instrum.|volume=74|year=2003|page=2467| author= Jackson, D. D.| last2= Aracne-Ruddle| first2= C.| last3= Malba| first3= V.| last4= Weir| first4= S. T.| last5= Catledge| first5= S. A.| last6= Vohra| first6= Y. K.| issue= 4|bibcode = 2003RScI...74.2467J }}</ref>


== منابع ==
== منابع ==

نسخهٔ ‏۱۹ اکتبر ۲۰۱۴، ساعت ۱۸:۵۵

الماس‌های مصنوعی پرورش یافته توسط تکنیک فشار بالا دما بالا در رنگ‌های متنوع

الماس مصنوعی (هم چنین معروف به الماس ساخته شده در آزمایشگاه، الماس پرورده شده در آزمایشگاه، الماس فرآوری شده یا الماس کشت شده) الماسی است که طی فرایند مصنوعی برخلاف الماس‌های طبیعی که ضمن فعل و انفعالات زمین‌شناسی ساخته می‌شود. الماس مصنوعی هم چنین، معروف به الماس HPHT یا الماس CVD، به خاطر دو روش تولید رایج است (با ارجاع به روش‌های دما بالا - فشار بالا و تشکیل کریستال با انباشت به روش تبخیر شیمیایی، به ترتیب).

اگرچه اغلب با عنوان مصنوعی شناخته می‌گردد اما این عبارت تا حدودی مشکل دار به حساب می‌آید. در ایالات متحده، کمیسیون تجارت فدرال اشاره نموده است که عنوان‌های جایگزین ساخته شده در آزمایشگاه، پرورده شده در آزمایشگاه، و ساخته شده در (نام تولید کننده) «با طبیعت این سنگ ارتباط واضح تری برقرار خواهند نمود»، با این حال مصرف کنندگان علاقه مند به استفاده از عنوان مصنوعی با محصولات تقلیدشده می‌باشند – درحالیکه الماس‌های ساخته شده توسط انسان همان جنس الماس واقعی را دارند (یعنی کربن خالص تبلور یافته در شکل همسانگرد سه بعدی).[۱]

ادعاهای زیادی در مورد ساخت الماس بین ۱۸۷۹ و ۱۹۲۸ ثبت شده بودند؛ اکثر آن تلاش‌ها دقیق تحلیل شده بودند ولی هیچ‌کدام تایید نشده بودند. در دهه ۱۹۴۰، تحقیق نظام مندی در ایالات متحده، سوئد و شوروی سابق آغاز شد تا با استفاده از فرآیندهای CVD و HPHT الماس ساخته شود. اولین ترکیب تجدید پذیر حوالی ۱۹۵۳ گزارش شده بود. آن دو فرایند هنوزهم موفق به ساخت الماس مصنوعی می‌شوند. یک روش سومی، معروف به ترکیب انفجاری، وارد بازار الماس در اواحر دهه ۱۹۹۰ شد. در این فرایند، دانه‌های الماس در اندازه‌های نانو طی انفجار مواد منفجرهٔ کربن دار تولید می‌شوند. روش چهارمی، با استفاده از گرافیت با فراصوت توان بالا است که در آزمایشگاه نشان داده شده است ولی هم اکنون استفادهٔ تجاری ندارد.

خواص الماس مصنوعی بستگی به جزئیات فرآیندهای ساخت آن دارد؛ البته، برخی الماس‌های مصنوعی (چه ساخته شده طی HPHT یا CVD) دارای خواصی مثل سختی، رسانندگی گرمایی و تحرک پذیری هستند که نسبت به همین خواص الماس‌های طبیعی کیفیت بهتری دارند.

الماس مصنوعی به طور گسترده‌ای در سایندهها، در ابزارهای برنده و صیقل دهنده و در گرماخورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده‌های الکترونیکی الماس مصنوعی در حال توسعه هستند که شامل استفاده در کلیدهای (مدارهای) نیروگاه‌ها، ترانزیستورهای اثر میدان با فرکانس بالا و ال ئی دی‌ها می‌باشد. آشکارسازهای پرتو نور فرابنفش (UV) یا ذرات پر انرژی نیز از الماس مصنوعی در تسهیلات تحقیقاتی پر انرژی استفاده می‌کنند و به شکل تجاری در دسترس اند. الماس مصنوعی به خاطر ترکیب منحصر به فردی از پایداری‌های گرمایی و شیمیایی، انبساط حرارتی کم و شفافیت نوری زیاد در محدودهٔ وسیع طیفی در حال تبدیل شدن به محبوب ترین گزینه برای پنجره‌های نوری در لیزرهای CO2 و Gyrotron‌های توان بالا هستند. تخمین زده می‌شود که ۹۸٪ تقاضای الماس درجه صنعتی با الماس‌های مصنوعی تامین می‌گردد.[۲]

الماس‌های CVD و HPHT قابلیت برش و تبدیل به جواهر در رنگ‌های متنوع: سفید روشن، زرد، قهوه‌ای، آبی، سبز و نارنجی را دارند. به علت قیمت بالای الماس‌های معدنی، قابلیت تولید الماس‌های مصنوعی با کیفیت جواهر، بازار تولید الماس‌های معدنی را تهدید به کسادی می‌کند. د بیرز دستگاه‌های طیف بینی و تکنیک‌هایی را ارتقا داد تا الماس‌های طبیعی و مصنوعی را از هم تشخیص دهد و علاوه بر تلاش برای تثبیت قیمت الماس مصنوعی، الماس‌های طبیعی را بعنوان جنس بهتر معرفی نمود.[۳][۴] دستگاه‌های نمایشگر براساس آشکارسازی نوع الماس را می‌توان برای تشخیص الماس‌هایی که به طور قطع طبیعی هستند از الماس‌هایی که بالقوه مصنوعی اند، به کار برد. الماس‌های بالقوه مصنوعی نیازمند واکاوی بیشتر در یک آزمایشگاه تخصصی می‌باشند. مثال‌هایی برای دستگاه‌های نمایشگر تجاری عبارتند از D-Screen (WTOCD / HRD Antwerp) و تحلیلگر الماس آلفا (Bruker / HRD Antwerp).

تاریخچه

مواسان در حال تلاش برای ساخت الماس‌های مصنوعی با استفاده از کورهٔ قوس الکتریکی

پس از کشف سال ۱۷۹۷ در مورد اینکه الماس، درواقع، چیزی جز کربن نیست،[۵] تلاش‌های بسیاری برای تبدیل انواع شکل‌های ارزان کربن به الماس صورت پذیرفتند.[۶] اولین موفقیت‌ها توسط جیمز بالانتین آنای در 1879[۷] و توسط آنری مواسان در ۱۸۹۳ گزارش شده بودند. روش آن‌ها از گرمایش زغال تا ۳۵۰۰ درجه سلسیوس با آهنی درون بوتهٔ آهنگری از جنس کربن داخل یک تنور بهره می‌برد. در حالیکه آنای از لولهٔ شعلهٔ حرارت استفاده می‌کرد، مواسان با کوره قوس الکتریکی تازه ساخته اش کار می‌کرد که در آن یک قوس الکتریکی بین میله‌های کربنی داخل بلوک‌های آهک زده می‌شود.[۸] سپس آهن مذاب به سرعت با داخل آب قرار دادن سرد می‌شود. انقباض ایجاد شده توسط سردکردن، ظاهرا، منجر به تامین فشار بالای لازم برای تبدیل گرافیت به الماس می‌شد. مواسان نتایج کار خود را در مجموعه‌ای از مقالات در دههٔ ۱۸۹۰ منتشر نمود.[۹]

خیلی دانشمندان دیگری سعی در تکرار آزمایش‌های او داشتند. ویلیام کروکز در ۱۹۰۹ موفقیت خود را اعلام نمود.[۱۰] اوتو راف در ۱۹۱۷ مدعی تولید الماس‌هایی تا قطر ۷ میلی‌متر شد،[۱۱] اما بعد تر ادعای خود را پس گرفت.[۱۲] در ۱۹۲۶، دکتر جی. ویلارد هارشی از دانشکدهٔ مک فرسون آزمایش‌های مواسان و راف را تکرار کرد[۱۳][۱۴] و الماس مصنوعی را تولید نمود؛ آن نمونه هم اکنون در موزهٔ مک فرسون در کانزاس در معرض نمایش است.[۱۵] برخلاف گفته‌های مواسان، راف و هارشی، دیگر آزمایش کنندگان در تکرار عملیات هایشان ناکام بودند.[۱۶][۱۷]

قطعی ترین تلاش‌های تکرار توسط چارلز آلگرنون پارسونز انجام گرفتند. یک دانشمند و مهندس مشهور و شناخته شده با اختراع توربین بخار، حدود ۴۰ سال (۱۸۸۲-۱۹۲۲) از عمر خود و بخش قابل توجهی از شانس خود را صرف تلاش برای تکرار آزمایش‌های مواسان و آنای نمود و در ضمن فرآیندهای خودش را نیز اقتباس کرد.[۱۸] پارسونز به روش دقیق و پر زحمت و ثبت نتایج روشمند خود معروف بود؛ تمام نمونه‌های منجر به نتیجه اش برای تحقیقات بیشتر توسط یک گروه مستقل نگهداری شده بودند.[۱۹] او تعدادی مقاله نوشت – برخی از اولین مقالات الماس HPHT – که در آن‌ها ادعای ساخت الماس‌های کوچک را داشت.[۲۰] البته، در ۱۹۲۸، اجازه داد تا دکتر سی. اچ. دش مقاله‌ای را منتشر کند[۲۱] که در آن عنوان کرده بود به اعتقاد او تا آن تاریخ هیچ الماس مصنوعی (حتی الماس‌های مواسان و بقیه) ساخته نشده است. او گفت که اکثر الماس‌های ساخته شده تا آن روز بیشتر شبیه به اسپینل مصنوعی بوده‌اند.

فرآیند الماس GE

یک ماشین فشار کمربندی ساخته شده در دهه 1980 میلادی توسط کوبه استیل

در 1941، توافقی بین شرکت های جنرال الکتریک (GE)، Norton و Carborundum برای توسعه بیشتر الماس مصنوعی حاصل شده بود. آن ها قادر بودن که کربن را تا 3000˚C (5430 ˚F) تحت فشار 3.5 گیگا پاسکال (510000 psi) برای مدت چند ثانیه گرم کنند. به زودی پس از آن، جنگ جهانی دوم پروژه را متوقف نمود. در 1951 در آزمایشگاه های اسکینکتادی شرکت GE از سر گرفته شد و یک گروه الماس فشار بالا شامل فرانسیس پی. باندی و اچ.ام. استرانگ شکل گرفت. تریسی هال و دیگران نیز مدت کوتاهی بعد به پروژه پیوستند. [۲۲]

گروه اسکینکتادی سندان های الماسی طراحی شده توسط پرسی ویلیام بریچمن، که یک جایزه نوبل به خاطر تلاشش در 1946 گرفت، را بهبود بخشید. باندی و استرانگ اولین پیشرفت ها را حاصل نمودند، پیشرفت های بعدی توسط هال حاصل شد. تیم GE سندان های کاربید تنگستن ضمن یک فشار هیدورلیکی استفاده کرد تا نمونه کربن دار نگهداری شده در ظرف کاتلینیت تحت فشار قرار بگیرد، ضمن اینکه شن حاصل با فشار از ظرف خارج و وارد واشر می شد. تیم در یک فرصت، ساخت الماس را ثبت نمود اما آزمایش به علت شرایط نامشخص ترکیب غیر قابل تکرار بود، [۲۳] و بعدا نشان داده شد که در آن از یک الماس طبیعی مثل یک دانه بذر استفاده شده است. [۲۴]

هال به اولین ترکیب موفق تجاری الماس در 16 دسامبر 1954 دست یافت و آن را در 15 فوریه ی 1955 اعلان نمود. مسیر عبور موفقیت آمیز او شامل یک ماشین فشار "کمربندی" بود که قادر بود فشارهایی بالاتر از 10 GPa (1.500.000 psi) و دماهایی بالای 2000˚C (3630˚F) ایجاد کند. [۲۵] ماشین فشار از یک ظرف پیروفیلیت که در آن گرافیت محلول در نیکل، کبالت یا آهن مذاب بود استفاده می کرد. این فلز ها مثل "حلال کاتالیزگر" رفتار می کردند که هر دویشان کربن را در خود حل نموده و تبدیل آن به الماس را شتاب می بخشیدند. بزرگترین الماسی که او تولید کرد 0.15 میلی متر (0.0059 اینچ) عرض داشت؛ خیلی کوچک بود و از نظر ظاهری برای کاربرد جواهری نامناسب بود اما به درد مواد ساینده صتعنی می خورد. همکاران هال قادر به تکرار کار او بودند و این اکتشاف در مجله علمی نیچر منتشر شد. [۲۶][۲۷] او اولین کسی بود که الماس مصنوعی را طی یک فرآیند قابل تکرار، قابل تایید مستند تولید کرد. او GE را در 1955 ترک کرد و سه سال بعد دستگاه جدیدی برای الماس مصنوعی ساخت – یک ماشین فشار چهارضلعی با چهار سندان – تا از نقض فرمان های امنیتی وزارت بازرگانی ایالات متحده بروی برنامه های ثبت اختراع GE اجتناب کند. [۲۸] هال جایزه ی اختراع خلاقانه ی انجمن شیمی آمریکا را به خاطر کارش برای الماس مصنوعی دریافت نمود. [۲۹]

پیشرفت های بعدی

یک فرآیند ترکیب جداگانه ی الماس مصنوعی در 16 فوریه 1953 در استکهلم توسط شرکت سوئدی جنرال الکتریک (ASEA)، یکی از شرکت های تولیدی الکتریکی مه در سوئد، به دست آمد. با تاسیس در 1949، ASEA تیمی از پنج دانشمند و مهندس بعنوان بخشی از پروژه ی فوق محرمانه ی ساخت الماس با کد QUINTUS استخدام نمود. تیم از یک دستگاه تقسیم کروی حجیم طراحی شده توسط بالتزار فن پلاتن و آندرس کمپ استفاده می کرد. [۳۰] فشار در دستگاه در مقدار تخمینی 8.4 گیگا پاسکال تا یک ساعت نگهداری می شد. تعداد کمی الماس کوچک تولید شد ولی در اندازه یا کیفیت جواهری نبودند. این تلاش تا دهه 1980 گزارش نشده بود. [۳۱] در دهه 1980 میلادی، یک رقیب جدید در کشور کره ظاهر شد، یک شرکت به نام الماس ایلجین؛ که توسط صدها شرکت چینی دنبال می شد. الماس ایلجین آشکارا در 1988 به ترکیب الماس دست یافت که توسط یک کارمند سابق کره ای GE از اسرار تجاری GE به سرقت رفته بود. [۳۲][۳۳]

بلورهای الماس مصنوعی با کیفیت جواهر اولین بار در 1970 توسط GE ساخته شد و در 1971 گزارش شد. اولین تلاش های موفقیت آمیز با لوله ی پیروفیلیتی با بذرهایی از قطعات نازک و کوچک الماس در هر انتهای آن به نتیجه رسیدند. ماده ی اولیه ی گرافیت در مرکز و حلال فلزی (نیکل) بین گرافیت و بذرها قرار گرفتند. ظرف گرم می شد و فشار تا حدود 5.5 گیگاپاسکال بالا می رفت. بلورها با جریانهایی از طرف مرکز به سمت انتهاهای لوله بزرگتر می شدند و با ادامه ی فرآیند بلور های بزرگتری حاصل می شدند. در آغاز، یک فرآیند رشد یک هفته ای سنگ های جواهری حدود 5 میلی متری (1 قیراط یا 0.2 گرم) تولید نمود و شرایط فرآیند نیز می بایستی تا جای ممکن پایدار می ماندند. الماس شنی سریعا به جای ماده اولیه گرافیت قرار داده می شد تا کنترل بهتری روی شکل نهایی بلور وجود داشته باشد.

یک چاقوی جراحی با تیغه ی الماس مصنوعی تک بلور

اولین سنگ های جواهری به خاطر آلودگی با نیتروژن همیشه به رنگ زرد مایل به قهوه ای بودند. وجود ناخالصی عادی بود، به خصوص نیکل های "صفحه ای شکل". حذف کامل نیتروژن از فرآیند با اضافه نمودن آلومینیم یا تیتانیم سنگ های "سفید" بدون رنگ ایجاد نمود و ضمن حذف نیتروژن و اضافه کردن بور سنگ های آبی می ساخت. [۳۴] حذف نیتروژن، هم چنین، باعث کندی مرحله ی رشد می شد و کیفیت بلوری را کاهش می داد. بنابراین، معمولا واکنش در حضور نیتروژن انجام می پذیرفت.

اگرچه سنگ های GE و الماس های طبیعی به لحاظ شیمیایی مشابه بودند اما مشخصات فیزیکی شان یکسان نبود. سنگ های بدون رنگ دارای خاصیت قوی فلورسنس و فسفرسانس تحت نور ماورای بنفش با طول موج کوتاه بودند اما در مقابل امواج فرابنفش با طول موج بلند بی اثر می شدند. فقط جواهرهای آبی رنگ نادر این خواص را از خود نشان می دهند. برخلاف الماس های طبیعی، تمام سنگ های GE تحت پرتوهای ایکس فلرسانس زردرنگ قوی بروز می دادند. [۳۵] آزمایشگاه تحقیقاتی الماس د بیرز سنگ هایی تا 25 قیرات (5.0 گرمی) برای استفاده های تحقیقاتی ساخته است. شرایط پایدار HPHT تا شش هفته حفظ می شدند تا الماس هایی با کیفیت دراین اندازه ساخته شوند. به دلایل اقتصادی، رشد اغلب الماس های مصنوعی وقتی که به جرم معادل 1 قیراط (200 میلی گرم) تا 1.5 قیراط (300 میلی گرم) برسند، خاتمه می یابد.

در دهه 1950 میلادی، تحقیقی در شوروی سابق و ایالات متحده روی ساخت الماس با گرماکافت گازهای هیدروکربن در دمای نسبتا کم 800˚C آغاز گردید. این فرآیند کم فشار به انباشت به روش تبخیر شیمیایی یا CVD معروف است. ویلیام جی. بنا بر گزارش ها به انباشت تبخیر الماس روی بسترهای الماس در سال 1953 دست یافت اما تا 1962 گزارش نشده بود. [۳۶] انباشت فیلم الماس نیز جداگانه توسط آنگوس و همکارانش در 1968 و توسط دریاگین و فدوسیف در 1970 تکثیر یافت. [۳۷] در حالیکه اورسول و آنگوس از الماس های بزرگ گران و تک بلور برای بستر استفاده می نمودند، دریاگین و فدوسیف موفق به ساخت فیلم های الماس روی موادی غیر از الماس (سیلیسیم و فلزات) شدند که منجر به پژوهشی بزرگ روی پوشش های ارزان قیمت الماس در دهه 1980 شد. [۳۸]

فناوری های ساخت صنعتی

روش های متعددی برای ساخت الماس مصنوعی موجودند. روش اصلی در فشار و دمای بالا (HPHT) کار می کند و هنوز به علت کم هزینه بودن به طور گسترده ای به کار می رود. فرآیند نیازمند دستگاه های فشار بالا که از صدها تن وزن برای تولید فشار 5 GPa در 1500˚C استفاده می کنند می باشد. روش دوم از انباشت به روش تبخیر شیمیایی (CVD) استفاده می کند که یک پلاسمای کربن روی یک بستری می سازد که بر آن اتم های کربن انباشته می شوند تا الماس را شکل دهند. روش های دیگر شامل ترکیب های منفجر شونده هستند (با ایجاد نانوالماس های انفجاری) و محلول های گرافیتی به روش فراصوت.

فشار بالا، دمای بالا

شمای یک ماشین فشار کمربندی

در روش HPHT، سه طرح اصلی فشار موجودند که برای تامین فشار و دمای لازم برای تولید الماس مصنوعی به کار می روند: ماشین فشار کمربندی، ماشین فشار مکعبی و ماشین فشار تقسیم کروی (دستگاه BARS). بذرهای الماس در پایین دستگاه قرار داده می شوند. قسمت درونی دستگاه تا بالای 1400˚C گرم می شود و فلز حلال را ذوب می کند. فلز مذاب منبع کربن خلوص بالا را حل می کند و سپس به سمت بذرهای کوچک الماس منتقل می شود و آنجا حین آبکاری شدن، الماس مصنوعی بزرگی را شکل می دهد.

اختراع اصلی GE توسط تریسی هال از ماشین فشار کمربندی استفاده می کند که در آن سندان های بالایی و پایینی میزان فشار را برای یک سلول داخلی استوانه ای فراهم می کنند. فشار داخلی به صورت شعاعی توسط یک کمربندی از نوارهای فولادی آبدیده محدود می شود. سندان ها هم چنین بعنوان الکترودهایی جریان الکتریکی را به سلول فشرده شده راه می اندازند. تنوعی از ماشین های فشار کمربندی از فشار هیدرولیکی به جای کمربندهای فولادی استفاده می کند تا بتواند فشار داخلی را مهار کند. [۳۹] ماشین های فشار کمربندی هم چنان مورد استفاده قرار می گیرند اما آن ها هم اکنون در اندازه های بزرگتری از طرح های قبلی ساخته می شوند. [۴۰]

نوع دوم طرح فشار ماشین فشار مکعبی است. یک ماشین فشار مکعبی شش سندان دارد که همزمان فشار را بروی تمام رویه های یک حجم مکعبی شکل ایجاد می کند. اولین طرح ماشین فشار چند سندانی یک ماشین چهاروجهی بود که از چهار سندان برای همگرایی روی یک حجم چهاروجهی استفاده می نمود. [۴۱] ماشین فشار مکعبی پس از مدت کوتاهی از آن ساخته شد تا حجم را تا جایی که می توان فشار بپذیرد، افزایش داد. یک ماشین فشار مکعبی معمولا کوچکتر از یک ماشین فشار کمربندی است و می تواند با سرعت بیشتری به فشار و دمای لازم برای ساخت یک الماس مصنوعی برسد. البته، ماشین های فشار مکعبی به راحتی قابلیت ساخت در ابعاد بزرگتر را ندارند؛ حجم تحت فشار را می توان با سندان های بزرگتری افزایش داد اما این کار میزان نیروی لازم را برای سندان ها تا که به همان فشار برسند، بالا می برد. راه دیگر آن است که نسبت مساحت بر حجم مربوط به حجم تحت فشار را با استفاده از سندان های بیشتری که به یک جسم افلاطونی همگرا می گردند، مثل یک دوازده وجهی، کاهش دهیم. البته، چنین ماشین فشاری شکل پیچید ای خواهد داشت و ساخت آن سخت تر است. ref name=ito>Ito, E. (2007). G. Schubert (ed.). Multianvil cells and high-pressure experimental methods, in Treatise of Geophysics. Vol. 2. Elsevier, Amsterdam. pp. 197–230. ISBN 0-8129-2275-1.</ref>

شمای یک سیستم BARS؛ اندازه ی بشکه خارجی به خاطر مقاصد ارائه کوچکتر نشان داده شده است (به ترتیب: بشکه ی قرص شکل روغن هیدرولیکی دیافراگم لاستیکی سندان بیرونی فولادی سندان درونی کاربید تنگستنی کپسول ترکیب)


دستگاه BARS جمع و جور ترین، کارآمدترین و اقتصادی ترین ماشین های فشار الماس ساز است. در مرکز یک وسیله ی BARS، یک "کپسول ترکیب" سرامیکی استوانه ای شکل تقریبا باندازه ی 2 cm3 وجود دارد. سلول داخل یک مکعب از جنس انتقال دهنده ی فشار مثل سرامیک های پیروفیلیت قرار می گیرد که توسط سندان های داخلی ساخته شده از کاربید سیمانی (به عنوان مثال کاربید تنگستن یا آلیاژ سخت VK10) تحت فشار قرار می گیرند. [۴۲] حفره ی بیرونی ده وجهی توسط هشت سندان بیرونی فولادی تحت فشار قرار می گیرد. بعد از نصب، کل سیستم در یک بشکه ی دیسک شکل با قطر حدود 1 متر مستقر و قفل می شود. بشکه با روغن پر می شود تا با حرارت تحت فشار قرار بگیرد و فشار روغن به سلول مرکزی منتقل یابد. کپسول ترکیب توسط یک گرم کن گرافیتی هم محور حرارت داده می شود و دما توسط یک ترموکوپل اندازه گیری می گردد. [۴۳]

انباشت به روش تبخیر شیمیایی

انباشت به روش تبخیر شیمیایی روشی است که در آن الماس را از یک مخلوط گازی هیدورکربنی می توان پرورش داد. از اوایل دهه 1980، این روش موضوع پژوهش ویژه ی جهانی شده است. در حالیکه تولید بلورهای کریستال با کیفیت، فرآیند HPHT را گزینه ی مناسب تری برای کاربری های صنعتی اعلام می کند، انعطاف پذیری و سادگی تنظیمات مربوط به CVD محبوبیت پرورش CVD را در تحقیقات آزمایشگاهی نشان می دهد. مزیت های پرورش الماس CVD شامل توانایی به رشد دادن الماس در مناطق وسیع و بسترهای متنوع و کنترل خوب تر ناخالصی های شیمیایی و نتیجتا خواص بهتر الماس ساخته شده است. برخلاف HPHT، فرآیند CVD نیاز به فشارهای بالا ندارد زیرا که پرورش معمولا در فشارهای زیر 27 kPa انجام می پذیرد. [۴۴]

پرورش CVD به آماده نمودن یک بستر نیاز دارد تا مقادیر متغیر گازها را داخل اتاق تغذیه و انرژی زایشان کند. آماده سازی بستر شامل انتخاب یک ماده ی مناسب و جهت کریستالوگرافی اش، پاک سازی آن معمولا با پودر الماس که یک بستر غیر الماسی را تحریک کند و دمای بستر را (حدود 800˚C) حین پرورش با مجموعه ای از اجراهای آزمایشی بهینه سازی نماید. گاز ها معمولا دارای منابعی از کربن، معمولا متان و هیدروژن با نسبت معمولی 1 به 99، هستند. هیدروژن ضروری است زیرا به صورت انتخابی کربن های غیر الماسی را سیاه قلم زنی می کند. گاز ها در اتاق پرورش با استفاده از توان ریزموج، یک رشته ی داغ، یک قوس الکتریکی، یک شعله جوشکاری، یک لیزر، یک پرتو الکترونی یا هر روش دیگری به رادیکال های آزاد و فعال شیمیایی خود یونیده می شوند.

در حین پرورش، مواد اتاق توسط پلاسما سیاه قلم زنی شده و می توانند داخل ترکیب الماس در حال رشد شرکت کنند. به طور خاص، الماس CVD غالبا با سیلیسیم ناشی از پنجره های از جنس سیلیسیم دی اکسید اتاق پرورش یا بستر سیلیسیمی آلوده می شود. [۴۵] بنابراین، یا از پنجره های سیلیسیم دی اکسیدی اجتناب می شود یا از بستر دورتر قرار می گیرند. گونه های حاوی بور در اتاق، حتی در سطوح ردیابی خیلی پایین نیز برای پرورش الماس خالص نامناسب هستند. [۴۶][۴۷]

انفجار مواد منفجره

ریزنگار الکترونی(میکروسکوپ الکترونی عبوری) از انفجار نانوالماس

نانوبلورهای الماس (با قطر 5 نانومتر) را می توان با انفجار مواد منفجره ی کربن دار خاصی در یک اتاق فلزی تشکیل داد. این نانوبلورها به "نانو الماس های انفجاری" معروف هستند. حین انفجار، فشار و دمای اتاق به قدر کافی بالا می رود تا کربن های حاصل از انفجار را به الماس تبدیل کند. با شناورشدن در آب، اتاق به سرعت پس از انفجار سرد می شود تا مانع تبدیل الماس های تازه تولید شده به گرافیت پایدارتر شود. [۴۸] در نوعی دیگر از این روش، یک لوله فلزی پر شده با پودر گرافیت در اتاق انفجار قرار می گیرد. انفجار گرافیت را به میزان کافی گرم کرده و فشرده می کند تا به الماس تبدیل شود. [۴۹] محصول همواره مقادیر زیادی از گرافیت و شکل های دیگر کربن غیر الماس دارد و باید آن را در نیتریک اسید داغ به مدت طولانی جوشاند(حدود 1 روز در 250˚C) تا آن ها را در خود حل کند. [۵۰] پودر نانو الماس بازیابی شده در درجه اول کاربرد صیقلی دارد. به طور عمده ای در چین، روسیه و بلاروس تولید می شود و در اوایل دهه اول هزاره سوم میلادی در مقادیر عمده وارد بازار شده است. [۵۱]

حفره زایی مافوق صوت

بلورهای میکرونی الماس را می توان از سوسپانسیون گرافیت در مایعی آلی در شرایط استاندارد دما و فشار به کمک حفره زایی مافوق صوت ترکیب کرد. بازده تولید الماس تقریبا 10% وزن اولیه گرافیت است. هزینه ی تخمین شده ی تولید الماس به این روش با مقدار روش HPHT قابل مقایسه است؛ کمال بلوری محصول به شکل قابل ملاحظه ای در روش فراصوت افتضاح است. این تکنیک نیازمند تجهیزات و فرآیندهای نسبتا ساده ای است اما فقط توسط دو گروه تحقیقاتی گزارش شده است و در سال 2012 هیچ استفاده صنعتی ندارد. متغیرهای متعدد فرآیند مثل آمادگی پودر اولیه ی گرافیت، انتخاب توان مافوق صوت، مدت زمان ترکیب و حلال هنوز به خوبی بهینه نشده اند و فقط دری برای موفقیت های احتمالی برای کارآمدی و کاهش هزینه های ترکیب فراصوتی باز شده است. [۵۲][۵۳]

مشخصات

از قدیم، نبود نواقص بلوری به عنوان مهم ترین مشخصه ی یک الماس به شمار می رود. خلوص و کمال بلوری بالا الماس ها را شفاف و روشن می کنند در حالیکه سختی شان، پاشندگی (اپتیک)، (درخشش یا لوستر) و پایداری شیمیایی (مرتبط با کاربرد تجاری)، آن ها را تبدیل به یک سنگ جواهر محبوب می کند. رسانندگی گرمایی بالا نیز برای کاربری های فنی مهم است. این در حالیست که پاشندگی نوری بالا یک خاصیت ذاتی هر الماس است، خواص دیگر یک الماس به نحوه ی تولید شدن آن بستگی دارد. [۵۴]

تبلور

الماس می تواند یک بلور پیوسته ی تنها باشد یا متشکل از چندین بلور کوچکتر(چند بلور). الماس های تک بلور بزرگ، شفاف و روشن معمولا بعنوان جواهر به کار می روند. الماس چند بلوره (PCD) متشکل است از دانه های کوچک که با چشم غیر مسلح با جذب و شکست نور بالا به راحتی دیده می شوند؛ برای جواهربودن مناسب نیستند و کاربردهای صنعتی مثل ابزار استخراج از معدن و ابزار برشی دارند. الماس چندبلوره غالبا با اندازه متوسط (یا اندازه ی دانه) بلورهای متشکل شده از آن ها معرفی می گردد. اندازه های دانه از چند نانومتر تا صد ها میکرومتر موجودند و با عنوان های الماس "نانوبلور" و "میکروبلور"، به ترتیب، نام گذاری شده اند. [۵۵]

سختی

اگر سختی را مقاومت در برابر خراشیدن که از 1 (نرم ترین) تا 10 (سخت ترین) بنابر مقیاس سختی موس درجه بندی می گردد، تعریف کنیم؛ الماس مصنوعی سخت ترین ماده ی شناخته شده است. الماس درجه سختی 10 (سخت ترین) در این مقیاس را دارد. [۵۶] سختی الماس مصنوعی وابسته به خلوص، کمال بلوری و جهت گیری آن است؛ سختی برای بلورهای خالص کم نقص جهت یافته در جهت [111] (در امتداد طولانی ترین قطر شبکه الماس مکعبی) بیشتر است. [۵۷] الماس نانوبلور ساخته شده در پرورش الماس CVD می تواند 30% تا 75% سختی یک الماس تک بلور را داشته باشد پس سختی را می توان برای کاربری های خاصی کنترل نمود. برخی الماس های تک بلور و الماس های نانوبلور HPHT (اَبرالماس را ببینید) از تمام الماس های طبیعی شناخته شده سخت تر هستند. [۵۸][۵۹][۶۰]

ناخالصی ها و محتویات

هر الماس اتم هایی بغیر از کربن در غلظت هایی قابل تشخیص با تکنیک های تجزیه دارد. آن اتم ها را می توان در فازهای ماکروسکوپی به نام محتویات جمع آوری نمود. از ناخالصی ها عموما اجتناب می شود، اما می توان عمدا آن را روشی برای کنترل برخی خواص الماس نامید. فرآیندهای پرورش الماس مصنوعی، با استفاده از حلال-کاتالیزگرها معمولا منجر به تشکیل تعدادی مراکز پیچیده ی مربوط به ناخالصی شامل اتم های فلزهای گذرا (مثل نیکل؛ کبالت یا آهن)، می شوند که بر خواص الکترونیکی ماده تاثیر گذارند. [۶۱][۶۲]

به عنوان مثال، الماس خالص نارسانای الکتریکی است اما الماس با بور اضافه شده یک رسانای الکتریکی است(و در برخی موارد یک ابررسانا)، [۶۳] که اجازه می دهد از آن برای کاربردهای الکترونیکی به کار برده شود. ناخالصی های نیتروژن مانع جنبش نابجایی های شبکه ای می گردد (معایب ساختار بلوری) و شبکه را تحت تنش فشاری قرار می دهد که نتیجتا سختی و چقرمگی افزایش می یابد. [۶۴]

رسانندگی گرمایی

برخلاف اکثر نارساناهای الکتریکی، الماس خالص به علت پیوند کووالانسی درون بلور یک رسانای گرمایی خوب است. رسانندگی گرمایی الماس خالص بالاترین مقدار هر جامد شناخته شده ای است. تک بلور های الماس مصنوعی غنی شده از 12C (99.9%)، الماس خالص با یک ایزوتوپ، بالاترین رسانندگی گرمایی بین هر ماده ای، 30 W/cm.K در دمای اتاق و 7.5 برابر مس، دارند. رسانندگی الماس طبیعی با حضور طبیعی کربن 13 به میزان 1.1% کاهش می یابد که باعث ناهمگنی در شبکه خواهد شد. [۶۵]

رسانندگی گرمایی الماس به درد جواهرفروشان و جواهرشناسان می خورد که بخواهند با یک کاوشگر رسانندگی الکتریکی الماس های واقعی را از تقلبی ها تشخیص دهند. این کاوشگر ها شامل یک جفت ترمیستور باتری خور که به یک نوک مسی خوب نصب شده اند، هستند. یک ترمیستور به عنوان یک وسیله ی گرمایی کار می کند و دیگری دمای نوک مسی را اندازه می گیرد؛ اگر سنگ مورد آزمایش الماس باشد، انرژی گرمایی نوک را با سرعت کافی هدایت خواهد کرد تا افت دمای قابل اندازه گیری را تولید کند. این آزمایش دو سه ثانیه طول می کشد. [۶۶]

کاربرد ها

ماشین ابزار ها و ابزار برشی

الماس ها در تیغه ی دستگاه فرز


اکثر کاربردهای صنعتی الماس مصنوعی ارتباط زیادی به سختی بالای آن دارد؛ این خاصیت الماس را ماده ی ایده آلی برای ماشین ابزار و ابزار برشی می کند زیرا که سخت ترین ماده ی واقعی شناخته شده طبیعی، الماس را می توان برای صیقل کاری، برش یا ساییدن هر ماده دیگری حتی دیگر الماس ها به کار برد. کاربردهای صنعتی معمول این خاصیت شامل مته ها و اره های نوک الماسی و استفاده ی پودر الماس به عنوان یک ساینده می باشد. [۶۷] این ها تاکنون بیشترین استفاده های صنعتی الماس صنعتی هستند. در حالیکه الماس طبیعی نیز برای این مقاصد استفاده می شود، الماس مصنوعی HPHT محبوب تر است که بیشتر هم به خاطر قابلیت دوباره سازی و تکثیر خواص مکانیکی آن می باشد. الماس برای آلیاژ های آهنی ماشین ابزار در سرعت های بالا مناسب نیست زیرا کربن در دماهای بالا قابلیت حل شوندگی در آهن ساخته شده توسط ماشین ابزارهای پرسرعت را دارد که باعث ایجاد پوشش شدیدا افزایش یافته روی ابزارهای الماسی در مقایسه با دیگر جایگزین ها می گردد. [۶۸]

شکل معمول الماس در ابزار برشی دانه های میکرونی پراکنده در یک ماتریس فلزی (معمولا کبالت) تف جوش شده روی وسیله است. این شکل معمولا در صنعت به الماس چندبلوره (PCD) ارجاع می شود. ابزارهای با نوک PCD را می توان در کاربری های استخراج از معادن و برشکاری ها پیدا کرد. در پانزده سال اخیر، عملیات با ابزارهای فلزی پوشیده با الماس CVD انجام گرفته است و ضمن پیشروی موفق کار، جای خود را به ابزارهای PCD سابق نداده است. [۶۹]

رساننده ی گرما

اکثر مواد با رسانندگی گرمایی بالا معمولا رسانای الکتریکی هم هستند مثل فلزات. در مقابل، الماس مصنوعی خالص رسانندگی گرمایی بالا دارد ولی رسانایی الکتریکی آن ناچیز است. این ترکیب برای مصارف الکترونیک پرارزش است چون الماس به عنوان گرماخور برای لیزرهای دیودی پُرتوان، آرایه های لیزر و ترانزیستورها مورد استفاده قرار می گیرد. اتلاف حرارت بهینه عُمر وسایل الکتریکی مذکور را طولانی می کند و هزینه های بالای تعویض آن وسایل، استفاده از گرماخورهای الماسی نسبتا گران قیمت را توجیه می کند. [۷۰] در فناوری نیمه رساناها، گرماگسترهای الماس مصنوعی از زیاد گرم شدن سیلیسیم و دیگر مواد نیمه رسانا جلوگیری می کند. [۷۱]

مواد نوری

الماس سخت و به لحاظ شیمیایی بی اثر بوده، رساندگی گرمایی بالا و ضریب انبساط گرمایی پایینی دارد. این خواص الماس را از هر ماده ی شیشه ای موجود و مورد استفاده برای انتقال تابش های ریزموج و مادون قرمز برتر می کند. بنابراین، الماس مصنوعی در حال جانشینی به جای سلنید روی مورد استفاده برای پنجره خروجی لیزرهای پرتوان CO2 [۷۲] و گیروترون ها می باشد. پنجره های الماس مصنوعی به شکل قرص هایی با قطر بالا (تقریبا 10 سانتیمتر برای گیروترون ها) و ضخامت های کمتر (برای کاهش جذب) هستند و فقط به روش CVD قابل تولید می باشند. [۷۳][۷۴]

پیشرفت های اخیر در روش های ساخت CVD و HPHT خلوص و کمال ساختار بلوری الماس تک بلور را به قدر کافی بالا برده اند تا به جای سیلیسیم به عنوان یک توری پراش و ماده ی پنجره در منابع تابش پرتوان مثل سنکروترونها مورد استفاده قرار بگیرد. [۷۵][۷۶] هردوی فرآیند های CVD و HPHT نیز برای ساخت سندان های الماس روشن طراح نوری به عنوان ابزاری برای اندازه گیری خواص الکتریکی و مغناطیسی مواد در فشارهای خیلی بالا با استفاده از یک سلول سندان الماسی به کار برده می شوند. [۷۷]

منابع

  1. ↑ 16 C.F.R. Part 23: Guides For The Jewelry, Precious Metals, and Pewter Industries: Federal Trade Commission Letter Declining To Amend The Guides With Respect To Use Of The Term "Cultured", U.S. Federal Trade Commission, July 21, 2008.
  2. ↑ "The state of 2013 global rough diamond supply". Resource Investor. January 22, 2013. Retrieved 2013-02-04.
  3. ↑ "De Beers pleads guilty in price fixing case". Associated Press via MSNBC.com. 13 July 2004.
  4. ↑ Margaret Webb Pressler (14 July 2004). "DeBeers Pleads to Price-Fixing: Firm Pays $10 million, Can Fully Reenter U.S." Washington Post. Retrieved 26 November 2008.
  5. ↑ Smithson Tennant (1797) "On the nature of the diamond," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 87 : 123-127.
    See also:]] Lavoisier (1772) "Premier mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (First memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique (History of the Royal Academy of Sciences. With the Memoirs of Mathematics and Physics), part 2, 564-591.]] Lavoisier (1772) "Second mémoire sur la destruction du diamant par le feu" (Second memoir on the destruction of diamond by fire), Histoire de l'Académie royale des sciences. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, part 2, 591-616.
  6. ↑ As early as 1828, investigators claimed to have synthesized diamonds:]] Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des sciences) [Minutes of the meetings of the [French] Academy of Sciences], 3 November 1828, volume 9, page 137: "Il est donné lecture d'une lettre de M. Gannal qui communique quelques recherches sur l'action du phosphore mis en contact avec le carbure de soufre pur, et sur le produit des ses espériences qui ont offert des propriétés semblables à celles de particules de diamant." (There was given a reading of a letter from Mr. Gannal, who communicated some investigations into the action of phosphorus placed in contact with pure carbon disulfide, and into the product of his experiments, which have presented properties similar to those of particles of diamond.)]] "Artificial production of real diamonds," Mechanics' Magazine … , 10 (278): 300-301 (December 6, 1828).]] Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des sciences), 10 November 1828, volume 9, page 140: "M. Arago communique une note de M. Cagniard de Latour, par laquelle ce physician déclare qu'il a de son côté réussi à faire cristalliser le carbone par des méthodes différentes de celles de M. Gannal, et qu'un paquet cacheté qu'il a déposé au Secrétariat en 1824 contient le détail de ses premiers procédés. M. Arago annonce qu'il connaît une autre personne qui est arrivée à des résultats semblables, et M. Gay-Lussac fait connaître que M. Gannal lui avait parlé depuis plus de huit ans de ses tentatives." (Mr. Arago communicated a note from Mr. Cagniard de Latour, in which this physicist states that he has, on his part, succeeded in making carbon crystallize by methods different from those of Mr. Gannal, and that a sealed packet which he deposited with the Secretary in 1824 contains the details of his initial procedures. Mr. Arago announced that he knew another person who had arrived at similar results, and Mr. Gay-Lussac announced that Mr. Ganal had spoken to him eight years ago about his attempts.)]] Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des sciences), 1 December 1828, volume 9, page 151: "M. Thenard donne lecture du procès verbal des expériences faites le 26 Novembre 1828 sur la Poudre présentée comme diamant artificiel, par M. Cagniard de Latour." (Mr. Thenard gave a reading of the minutes of experiments made on November 26, 1828 on the powder presented as artificial diamond by Mr. Cagniard de Latour.)
  7. ↑ Hannay, J. B. (1879). "On the Artificial Formation of the Diamond". Proc. R. Soc. Lond. 30 (200–205): 450–461. doi:10.1098/rspl.1879.0144. JSTOR 113601.
  8. ↑ C. Royère (1999). "The electric furnace of Henri Moissan at one hundred years: connection with the electric furnace, the solar furnace, the plasma furnace?". Annales pharmaceutiques françaises. 57 (2): 116–30. PMID 10365467.
  9. ↑ Moissan, H. (1894). "Nouvelles expériences sur la reproduction du diamant". Comptes Rendus. 118: 320–326.
  10. ↑ Crookes, William (1909). Diamonds. London and New York's Harper Brothers. pp. 140 ff.
  11. ↑ Ruff, O. (1917). "Über die Bildung von Diamanten". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 99 (1): 73–104. doi:10.1002/zaac.19170990109.
  12. ↑ Nassau, K. (1980). Gems made by Man. Chilton Book Co. pp. 12–25. ISBN 0-8019-6773-2.
  13. ↑ Hershey, J. Willard (2004). The Book of Diamonds: Their Curious Lore, Properties, Tests and Synthetic Manufacture. Kessinger Publishing. pp. 123–130. ISBN 1-4179-7715-9.
  14. ↑ Hershey, J. Willard (1940). Book of Diamonds. Heathside Press, New York. pp. 127–132. ISBN 0-486-41816-2.
  15. ↑ "Permanent collection". McPherson museum. Archived from the original on 2009-05-18. Retrieved 2009-08-08.
  16. ↑ Lonsdale, K. (1962). "Further Comments on Attempts by H. Moissan, J. B. Hannay and Sir Charles Parsons to Make Diamonds in the Laboratory". Nature. 196 (4850): 104. Bibcode:1962Natur.196..104L. doi:10.1038/196104a0.
  17. ↑ O'Donoghue, p. 473
  18. ↑ Feigelson, R. S. (2004). 50 years progress in crystal growth: a reprint collection. Elsevier. p. 194. ISBN 0-444-51650-6.
  19. ↑ Barnard, pp. 6–7
  20. ↑ Parson, C. A. (1907). "Some notes on carbon at high temperatures and pressures". Proceedings of the Royal Society. 79a (533): 532. Bibcode:1907RSPSA..79..532P. doi:10.1098/rspa.1907.0062. JSTOR 92683.
  21. ↑ Desch, C.H. (1928). "The Problem of Artificial Production of Diamonds". Nature. 121 (3055): 799. Bibcode:1928Natur.121..799C. doi:10.1038/121799a0.
  22. ↑ Hazen, R. M. (1999). The diamond makers. Cambridge University Press. pp. 100–113. ISBN 0-521-65474-2.
  23. ↑ O'Donoghue, p. 474
  24. ↑ Bovenkerk, H. P.; Bundy, F. P.; Chrenko, R. M.; Codella, P. J.; Strong, H. M.; Wentorf, R. H. (1993). "Errors in diamond synthesis". Nature. 365 (6441): 19. Bibcode:1993Natur.365...19B. doi:10.1038/365019a0.
  25. ↑ Hall, H. T. (1960). "Ultra-high pressure apparatus" (PDF). Rev. Sci. Instr. 31 (2): 125. Bibcode:1960RScI...31..125H. doi:10.1063/1.1716907.
  26. ↑ Bundy, F. P.; Hall, H. T.; Strong, H. M. and Wentorf, R. H.; Hall; Strong; Wentorf (1955). "Man-made diamonds" (PDF). Nature. 176 (4471): 51. Bibcode:1955Natur.176...51B. doi:10.1038/176051a0.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  27. ↑ Bovenkerk, H. P.; Bundy, F. P.; Hall, H. T.; Strong, H. M. and Wentorf, R. H.; Bundy; Hall; Strong; Wentorf (1959). "Preparation of diamond" (PDF). Nature. 184 (4693): 1094. Bibcode:1959Natur.184.1094B. doi:10.1038/1841094a0.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  28. ↑ Barnard, pp. 40–43
  29. ↑ "ACS Award for Creative Invention". American Chemical Society. Retrieved 2009-08-08.
  30. ↑ Liander, H. and Lundblad, E. (1955). "Artificial diamonds". ASEA Journal. 28: 97.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  31. ↑ Barnard, pp. 31–33
  32. ↑ General Electric v. Sung, 843 F. Supp. 776: "granting production injunction against Iljin Diamond" cited in Epstein, M. A. (1998). Epstein on intellectual property. Aspen Publishers Online. p. 121. ISBN 0-7355-0319-2.
  33. ↑ Hannas, W. C. (2003). The writing on the wall. University of Pennsylvania Press. pp. 76–77. ISBN 0-8122-3711-0.
  34. ↑ Burns, R. C.; Cvetkovic, V. and Dodge, C. N.; Cvetkovic; Dodge; Evans; Rooney (1990). "Growth-sector dependence of optical features in large synthetic diamonds". Journal of Crystal Growth. 104 (2): 257. Bibcode:1990JCrGr.104..257B. doi:10.1016/0022-0248(90)90126-6.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  35. ↑ Barnard, p. 166
  36. ↑ Eversole, W. G. "Synthesis of diamond" U.S. Patent ۳٬۰۳۰٬۱۸۸, April 17, 1962
  37. ↑ Deryagin, B. V. and Fedoseev, D. V.; Fedoseev (1970). "Epitaxial Synthesis of Diamond in the Metastable Region". Rus. Chem. Rev. 39. 39 (9): 783. Bibcode:1970RuCRv..39..783D. doi:10.1070/RC1970v039n09ABEH002022.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  38. ↑ Spear and Dismukes, pp. 265–266
  39. ↑ "HPHT synthesis". International Diamond Laboratories. Retrieved 2009-05-05.
  40. ↑ Barnard, p. 150
  41. ↑ Hall, H. T. (1958). "Ultrahigh-Pressure Research: At ultrahigh pressures new and sometimes unexpected chemical and physical events occur" (PDF). Science. 128 (3322): 445–9. Bibcode:1958Sci...128..445H. doi:10.1126/science.128.3322.445. PMID 17834381.
  42. ↑ Loshak, M. G. and Alexandrova, L. I. (2001). "Rise in the efficiency of the use of cemented carbides as a matrix of diamond-containing studs of rock destruction tool". Int. J. Refractory Metals and Hard Materials. 19: 5. doi:10.1016/S0263-4368(00)00039-1.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  43. ↑ Pal'Yanov, N.; Sokol, A.G.; Borzdov, M.; Khokhryakov, A.F. (2002). "Fluid-bearing alkaline carbonate melts as the medium for the formation of diamonds in the Earth's mantle: an experimental study". Lithos. 60 (3–4): 145. Bibcode:2002Litho..60..145P. doi:10.1016/S0024-4937(01)00079-2.
  44. ↑ Koizumi, S.; Nebel, C. E. and Nesladek, M. (2008). Physics and Applications of CVD Diamond. Wiley VCH. p. 50; 200–240. ISBN 3-527-40801-0.{{cite book}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  45. ↑ Barjon, J.; Rzepka, E.; Jomard, F.; Laroche, J.-M.; Ballutaud, D.; Kociniewski, T.; Chevallier, J. (2005). "Silicon incorporation in CVD diamond layers". Physica Status Solidi (a). 202 (11): 2177. Bibcode:2005PSSAR.202.2177B. doi:10.1002/pssa.200561920.
  46. ↑ Werner, M; Locher, R (1998). "Growth and application of undoped and doped diamond films". Rep. Prog. Phys. 61 (12): 1665. Bibcode:1998RPPh...61.1665W. doi:10.1088/0034-4885/61/12/002.
  47. ↑ Kopf, R. F., ed. (2003). State-of-the-Art Program on Compound Semiconductors XXXIX and Nitride and Wide Bandgap Semiconductors for Sensors, Photonics and Electronics IV: proceedings of the Electrochemical Society. Vol. 2003–2011. The Electrochemical Society. p. 363. ISBN 1-56677-391-1.
  48. ↑ Iakoubovskii, K.; Baidakova, M.V.; Wouters, B.H.; Stesmans, A.; Adriaenssens, G.J.; Vul', A.Ya.; Grobet, P.J. (2000). "Structure and defects of detonation synthesis nanodiamond" (PDF). Diamond and Related Materials. 9 (3–6): 861. Bibcode:2000DRM.....9..861I. doi:10.1016/S0925-9635(99)00354-4.
  49. ↑ Decarli, P. and Jamieson, J.; Jamieson (Jun 1961). "Formation of Diamond by Explosive Shock". Science. 133 (3467): 1821–1822. Bibcode:1961Sci...133.1821D. doi:10.1126/science.133.3467.1821. PMID 17818997.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  50. ↑ Osawa, E (2007). "Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond". Diamond and Related Materials. 16 (12): 2018. Bibcode:2007DRM....16.2018O. doi:10.1016/j.diamond.2007.08.008.
  51. ↑ Dolmatov, V. Yu. (2006). "Development of a rational technology for synthesis of high-quality detonation nanodiamonds". Russian Journal of Applied Chemistry. 79 (12): 1913. doi:10.1134/S1070427206120019.
  52. ↑ Galimov, É. M.; Kudin, A. M.; Skorobogatskii, V. N.; Plotnichenko, V. G.; Bondarev, O. L.; Zarubin, B. G.; Strazdovskii, V. V.; Aronin, A. S.; Fisenko, A. V.; Bykov, I. V.; Barinov, A. Yu. (2004). "Experimental Corroboration of the Synthesis of Diamond in the Cavitation Process". Doklady Physics. 49 (3): 150. Bibcode:2004DokPh..49..150G. doi:10.1134/1.1710678.
  53. ↑ Khachatryan, A.Kh.; Aloyan, S.G.; May, P.W.; Sargsyan, R.; Khachatryan, V.A.; Baghdasaryan, V.S. (2008). "Graphite-to-diamond transformation induced by ultrasonic cavitation". Diam. Relat. Mater. 17 (6): 931. Bibcode:2008DRM....17..931K. doi:10.1016/j.diamond.2008.01.112.
  54. ↑ Spear and Dismukes, pp. 308–309
  55. ↑ Zoski, Cynthia G. (2007). Handbook of Electrochemistry. Elsevier. p. 136. ISBN 0-444-51958-0.
  56. ↑ Read, P. G. (2005). Gemmology. Butterworth-Heinemann. pp. 49–50. ISBN 0-7506-6449-5.
  57. ↑ Neves, A. J. and Nazaré, M. H. (2001). Properties, Growth and Applications of Diamond. IET. pp. 142–147. ISBN 0-85296-785-3.{{cite book}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  58. ↑ Blank, V.; Popov, M.; Pivovarov, G.; Lvova, N.; Gogolinsky, K.; Reshetov, V. (1998). "Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: comparison with diamond on hardness and wear" (PDF). Diamond and Related Materials. 7 (2–5): 427. Bibcode:1998DRM.....7..427B. doi:10.1016/S0925-9635(97)00232-X.
  59. ↑ Sumiya, H. (2005). "Super-hard diamond indenter prepared from high-purity synthetic diamond crystal". Rev. Sci. Instrum. 76 (2): 026112. Bibcode:2005RScI...76b6112S. doi:10.1063/1.1850654.
  60. ↑ Yan, Chih-Shiue; Mao, Ho-Kwang; Li, Wei; Qian, Jiang; Zhao, Yusheng; Hemley, Russell J. (2005). "Ultrahard diamond single crystals from chemical vapor deposition". Physica Status Solidi (a). 201 (4): R25. doi:10.1002/pssa.200409033.
  61. ↑ Larico, R.; Justo, J. F.; Machado, W. V. M.; Assali, L. V. C. (2009). "Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond". Phys. Rev. B. 79: 115202. doi:10.1103/PhysRevB.79.115202.
  62. ↑ Assali, L. V. C.; Machado, W. V. M.; Justo, J. F. (2011). "3d transition metal impurities in diamond: electronic properties and chemical trends". Phys. Rev. B. 84: 155205. doi:10.1103/PhysRevB.84.155205.
  63. ↑ Ekimov, E. A.; Sidorov, V. A.; Bauer, E. D.; Mel'Nik, N. N.; Curro, N. J.; Thompson, J. D.; Stishov, S. M. (2004). "Superconductivity in diamond" (PDF). Nature. 428 (6982): 542–5. arXiv:cond-mat/0404156. Bibcode:2004Natur.428..542E. doi:10.1038/nature02449. PMID 15057827.
  64. ↑ Catledge, S. A.; Vohra, Yogesh K. (1999). "Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using high-methane concentrations". Journal of Applied Physics. 86: 698. Bibcode:1999JAP....86..698C. doi:10.1063/1.370787.
  65. ↑ Wei, Lanhua; Kuo, P.; Thomas, R.; Anthony, T.; Banholzer, W. (1993). "Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond". Phys. Rev. Lett. 70 (24): 3764–3767. Bibcode:1993PhRvL..70.3764W. doi:10.1103/PhysRevLett.70.3764. PMID 10053956.
  66. ↑ Wenckus, J. F. "Method and means of rapidly distinguishing a simulated diamond from natural diamond" U.S. Patent ۴٬۴۸۸٬۸۲۱ December 18, 1984
  67. ↑ Holtzapffel, C. (1856). Turning And Mechanical Manipulation. Holtzapffel. pp. 176–178. ISBN 1-879335-39-5.
  68. ↑ Coelho, R.T.; Yamada, S.; Aspinwall, D.K.; Wise, M.L.H. (1995). "The application of polycrystalline diamond (PCD) tool materials when drilling and reaming aluminum-based alloys including MMC". International journal of machine tools & manufacture. 35 (5): 761. doi:10.1016/0890-6955(95)93044-7.
  69. ↑ Ahmed, W.; Sein, H.; Ali, N.; Gracio, J.; Woodwards, R. (2003). "Diamond films grown on cemented WC-Co dental burs using an improved CVD method". Diamond and Related Materials. 12 (8): 1300. Bibcode:2003DRM....12.1300A. doi:10.1016/S0925-9635(03)00074-8.
  70. ↑ Sakamoto, M.; Endriz, J. G. and Scifres, D. R. (1992). "120 W CW output power from monolithic AlGaAs (800 nm) laser diode array mounted on diamond heatsink". Electronics Letters. 28 (2): 197–199. doi:10.1049/el:19920123.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  71. ↑ Ravi, Kramadhati V. et al. "Diamond-silicon hybrid integrated heat spreader" U.S. Patent ۶٬۹۲۴٬۱۷۰, August 2, 2005
  72. ↑ Harris, D. C. (1999). Materials for infrared windows and domes: properties and performance. SPIE Press. pp. 303–334. ISBN 0-8194-3482-5.
  73. ↑ "The diamond window for a milli-wave zone high power electromagnetic wave output". New Diamond. 15: 27. 1999. ISSN 1340-4792.
  74. ↑ Nusinovich, G. S. (2004). Introduction to the physics of gyrotrons. JHU Press. p. 229. ISBN 0-8018-7921-3.
  75. ↑ Khounsary, Ali M.; Smither, Robert K.; Davey, Steve; Purohit, Ankor; Smither; Davey; Purohit (1992). Khounsary, Ali M (ed.). "Diamond Monochromator for High Heat Flux Synchrotron X-ray Beams". Proc. SPIE. High Heat Flux Engineering. 1739: 628–642. Bibcode:1993SPIE.1739..628K. doi:10.1117/12.140532. Archived from the original on 2008-09-17. Retrieved 2009-05-05.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  76. ↑ Heartwig, J.; et al. (September 13, 2006). "Diamonds for Modern Synchrotron Radiation Sources". European Synchrotron Radiation Facility. Retrieved 2009-05-05. {{cite web}}: Explicit use of et al. in: |author= (help)
  77. ↑ Jackson, D. D.; Aracne-Ruddle, C.; Malba, V.; Weir, S. T.; Catledge, S. A.; Vohra, Y. K. (2003). "Magnetic susceptibility measurements at high pressure using designer diamond anvils". Rev. Sci. Instrum. 74 (4): 2467. Bibcode:2003RScI...74.2467J. doi:10.1063/1.1544084.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=الماس_مصنوعی&oldid=13467668»