Алмази синтетичні


Алма́зи синтети́чні ― штучні алмази; за хімічним складом, кристалічною структурою, оптичними та фізичними властивостями аналогічні природним алмазам, утвореним унаслідок геологічних процесів.

Характеристика

Алмази синтетичні одержують із графіту в умовах високого тиску (понад 5 ГПа) і температури (понад 1200 оС). Для синтезу монокристалів алмазу розроблено метод вирощування, за якого досягають перепаду концентрацій унаслідок розміщення джерела вуглецю та алмазної затравки в різних температурних зонах. Цей метод називають методом температурного градієнта. Таким чином за високих тисків одержують монокристали алмазу масою до 50 каратів, які за чистотою та структурою не поступаються природним, що підтверджено дослідженнями властивостей зразків фірм «Дженерал Електрик» (англ. General Electric, США), «Сумітомо» (англ. Sumitomo Group, Японія), «Де Бірс» (англ. De Beers, Велика Британія). Алмази синтетичні отримують також хімічним осадженням із газової фази: алмаз росте за рахунок осадження вуглецю на затравку з газуватої вуглеводної суміші. Процес проходить за тиску, нижчого від 27 кПа. За цією технологією можна ретельно контролювати хімічний склад уключень у кінцевому продукті й вирощувати алмазні плівки на заготовках великої площі.

Класифікація

Алмази синтетичні поділяють на алмазні порошки (містять кристали, полікристали, уламки кристалів розміром менше 2500 мкм) та монокристали. Полікристалічні алмази часто класифікують за середнім розміром зерна в кристалі, який може варіюватися від нанометрів до мікрометрів.

Застосування

Алмази на пластинах шліфувального диска

Монокристали алмазів синтетичних застосовують для виготовлення:

  • теплостоків і тепловідводів електронних приладів;
  • «вікон» для лазерів із широким діапазоном пропускання;
  • спеціальних суперпрецизійних інструментів для прецизійної обробки;
  • давачів випромінювання (термолюмінесцентні дозиметри та лічильники альфа-, бета- і гамма-випромінювань) із чутливістю, що відповідає фоновому рівню.

Структурно досконалі монокристали алмазів синтетичних використовують як ювелірну сировину, а порошки ― для виготовлення шліфувальних кругів та інших видів абразивних інструментів.

Алмази синтетичні в Україні

В Україні технології отримання й використання синтетичних алмазів розроблені науковцями Інституту надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України. Тут уперше були запропоновані нові розчинники вуглецю, що забезпечують ефективний синтез алмазів: магній, цинк, оксиди, карбонати, гідроксиди лужних та лужно-земельних елементів, розроблено низку марок шліфувальних порошків (АС2, АС4, АС6, АС15, АС20, АС32, АС50, АС65, АС80, АС100, АС125, АС160), мікропорошків (АСМ, АСН) і субмікропорошків синтетичних алмазів із широким діапазоном фізико-механічних властивостей (міцність, крихкість, форма тощо). Розроблені технології одержання синтетичних алмазів упроваджено на заводах алмазної галузі в містах Полтаві, Львові, Бориславі.

Література

  1. Сверхтвердые материалы. Получение и применение : в 6 т. Киев : Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, 2003. Т. 1. 316 с.
  2. Новиков Н. В., Ивахненко С. А. Алмаз синтетический, монокристаллы // Неорганическое материаловедение : в 2 т. / Под ред. Г. Г. Гнесина, В. В. Скорохода. Киев : Наукова думка, 2008. Т. 2. Кн. 1. С. 41–46.
  3. Шульженко А. А. Алмаз синтетический, порошки // Неорганическое материаловедение : в 2 т. / Под ред. Г. Г. Гнесина, В. В. Скорохода. Киев : Наукова думка, 2008. Т. 2. Кн. 1. С. 46–52.
  4. Лавріненко В. І., Новіков М. В. Надтверді абразивні матеріали в механообробці. Київ : Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, 2013. 456 с.

Автор ВУЕ

Покликання на цю статтю:
Шульженко О. О. Алмази синтетичні // Велика українська енциклопедія. URL: http://vue.gov.ua/Алмази синтетичні (дата звернення: 17.10.2019).