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情人节特辑:令人钟意的宝石与粉体的故事
2019年02月14日 发布 分类:行业要闻 点击量:2828
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2月14日到了,街道上弥漫着粉红的“爱情”气息。在这个一年一度最适合表露心意的日子里,珠宝往往都稳坐最受欢迎礼物排行榜的前几名。不过许多年轻人并不像父母辈一样那么执着于天然宝石(也有可能是囊中羞涩),因此合成宝石在这一天也是大受欢迎。虽然不同宝石的原料不尽相同,但它们基本都会是粉体。那么在晶莹剔透的合成宝石背后,都有些什么故事呢?

 

 

合成蓝宝石

氧化铝粉体为原料的合成宝石,最出名的莫过于蓝、红宝石一家。蓝宝石其实是纯净氧化铝的单晶形态,其化学成分是Al2O3,就颜色而言,单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的,因不同颜色元素离子渗透与生长中的蓝宝石,因而使蓝宝石显现出不同的颜色。在自然界中蓝宝石晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时,会使晶体呈现而成为蓝色蓝宝石(Blue Sapphire)。当晶体内含有铬离子(Cr3+)时,会使晶体呈现红色,而成为红宝石(Ruby)。又当晶体内含有镍离子(Ni3+)时,会使晶体呈现黄色,而成为黄色蓝宝石。

 

提拉法合成红宝石中极细的平行

 

1902年法国人维尔纳叶(Verneuil)利用焰熔法得到了第一颗人工宝石至今,各种人工生长蓝宝石晶体的工艺不断发展,陆续诞生了焰熔法、提拉法、泡生法等十余种晶体生长方法,人造蓝宝石的应用领域也因此得以拓宽,目前已广泛应用于民用和军事等各个领域。除了作为人工宝石制作首饰外,合成蓝宝石最重要的功能是作为晶体器件和薄膜制备的衬底。

 

立方氧化锆宝石

以氧化锆粉体为原料的合成宝石——立方氧化锆可谓是鼎鼎有名,它是一种坚硬、无色及光学上无瑕的结晶,因其成本低廉,耐用而外观与钻石及其相似,故此在1976年后至今都是钻石(金刚石)的替代品,有“假”钻石之称,也常常称作CZ钻。苏联发明的“冷坩埚”法至今仍是主要的合成方法。

 

需要注意的是,有些人会习惯称立方氧化锆宝石为“锆石”,但实际上真正的锆石是天然宝石,其主要成分为硅酸盐,与氧化锆完全不一样。由于氧化锆的立方相晶态在自然界并不能稳定形成,若想顺利制备立方氧化锆,就必须要在晶体生长的配料中添加稳定剂,避免(立方)c-ZrO2转化为(四方)t-ZrO2 ,再接着转变为可在常温下保持稳定的(单斜)m-ZrO2,因此号称是“天然”的立方氧化锆宝石基本都可以认定是骗局,各位可千万不要上当了。

 

合成绿柱石

绿柱石类宝石是指以矿物绿柱石为原料的一类宝石的总称。虽然生机勃勃的绿色一直十分受人们欢迎,但事实上,根据绿柱石的不同形成条件,致色离子的不同也会导致宝石呈现不同的颜色。

 

水热法合成祖母绿中波状生长纹

 

目前的合成绿柱石中,包括了黄色、红色、蓝色(海蓝宝石)和绿色(祖母绿)等多种颜色,商业上合成祖母绿的方法则有助熔剂法和水热法。大多数助熔剂法合成祖母绿生长时应用的助熔剂林料是钼酸盐、钒酸盐以及其他相似的成分。这些助熔剂的主要作用是:①晶体可以在相对较低的温度下生长;②产生媒介,能够促进祖母绿生长过程中所需成分的分解、转移,最终结晶。

 

合成石英

黄水晶、粉晶、 烟晶和紫水晶等宝石级石英非常具有吸引力。 但天然宝石级石英比较充足,因此稀缺性并非研究人员费力开发合成宝石级石英方法的原因所在,主要原因其实是它在科技方面具有关键作用,在受压时它可以产生电流,并且能够对交流电流产生精确振动。这些优点能够运用在手表、时钟、通信设备、过滤器和振荡器的实际用途中。

 

水热法合成水晶晶体

 

合成钻石

合成钻石的大名绝对是无人不知无人不晓,它是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石,其分子结构与天然钻石的完全八面体结构不同,是一种复杂结构,从而会产生磷光现象。但它们与天然钻石有着大多数相同的特点:它们本质上都是碳。

 

合成钻石的制备方法主要分为两种,一是化学蒸气沉淀法 (CVD):由于化学反应,钻石会在真空室中生长,这会释放出沉淀在钻石排种盘中的碳原子;二是高压高温合成法(HPHT):钻石通过熔化的助熔剂生长,助熔剂可在较高温度下溶解碳,钻石会在生长室的较低温度部分的晶种上形成。

由于合成钻石的售价仅为天然钻石的一小部分,所以它受到欢迎成为了理所当然的发展。别的不多说,就看以“钻石恒久远,一颗永流传”这条广告词闻名、一直誓言绝不会销售实验室出产的钻石的南非德比尔斯(De Beers)公司都在去年5月宣布要开始销售人造钻石首饰了,就知道合成钻石的魅力有多大了。

 

介绍了这么多,要是“每个我都要”那估计大家的钱包就要破产了,因此今天的“情人节特辑”到这里就结束了。在此,小编祝愿大家都能与爱人一同度过一个美好的情人节!

 

粉体圈小榆整理


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