Nozioni di base di diamante sintetico
Diamanti sintetici sono cristalli lavorati, come il diamante. I primi diamanti sintetici sono stati realizzati nel 1953 in Svezia, per uso industriale. I processi di produzione lavoro per duplicare la pressione e la temperatura dell'ambiente di produzione di diamante naturale. Il processo di formazione è iniziato forzando una reazione chimica, attraverso l'aggiunta di un catalizzatore al carbonio e ponendo la miscela nelle cellule ad alta pressione. Quindi, la miscela è raffreddata e lavata con acido, che si traduce in un diamante sintetico. Qualità dei diamanti sintetici possono variare da inferiore a superiore al diamante naturale, a seconda della tecnologia e processi di produzione individuali. I metodi utilizzati nella produzione di diamanti sintetici sono alta pressione alta temperatura (HPHT), deposizione chimica da vapore (CVD), detonazione esplosiva e cavitazione ad ultrasuoni. Applicazioni per l'industria, per diamanti sintetici, sono nelle aree di produzione di gioielli, strumenti, macchinari industriali ed elettronica.
Alta pressione alta temperatura (HPHT)
HPHT è considerato il metodo originale per la produzione di diamante sintetico ed è ancora ampiamente usato, a causa del suo basso costo. È un processo che combina alte pressioni di 5 GPa con alte temperature di 1.500 gradi Celsius (2.732 gradi F) per simulare l'ambiente di produzione di diamante naturale e le condizioni all'interno della terra. I due disegni di stampa principale utilizzati per creare l'ambiente di HPHT sono la cintura e la pressa cubica. La pressa a nastro utilizza incudini superiori e inferiori in metallo duro per fornire una pressione ed una corrente elettrica di raggiungere temperature di 1.200 a 1.500 gradi Celsius. La pressa cubica è più piccola, con 6 incudini e può fornire simultaneamente la pressione di esercizio in volumi a forma di cubo.
Deposizione chimica da vapore (CVD)
CVD cresce diamanti sintetici attraverso la creazione di un ambiente di associazione di alto tenore di carbonio. CVD promuove l'insediamento di atomi di carbonio in un gas su un substrato di diamante, per creare una forma cristallina del diamante. Diamanti sintetici prodotti attraverso questo metodo sono comunemente usati come elettrodi per uso in reazioni redox e di DNA e in applicazioni industriali, quali utensili da taglio e semiconduttori.
Detonazione esplosiva
Detonazione esplosiva è un processo più recente da Russia e Cina. Esso non è così ampiamente usato come i processi HTHP o CVD per la produzione di diamante sintetico industriale. Il processo di detonazione esplosiva crea diamanti sintetici dalla detonazione di RDX e TNT a forma detonazione nanodiamanti.
Cavitazione ad ultrasuoni
Cavitazione ad ultrasuoni produce diamanti sintetici da una sospensione di grafite in organico liquido, a pressione atmosferica e temperatura ambiente. Questo processo provoca solitamente una resa del 10 per cento di nanodiamanti.
Usi dei diamanti sintetici
Diamanti sintetici HTHP solitamente vengono applicate come una pietra preziosa si alternano ai diamanti naturali per la produzione e decorazione di gioielli. Diamanti sintetici CVD fabbricati sono utilizzati in altre applicazioni industriali, quali parti, taglio di strumenti, additivi o forte rinforzo rivestimenti per utensili da taglio, semiconduttori ed elettrodi in fotochimica di funzionamento della macchina e i metodi di reazione redox. Nanodiamanti, prodotti dalla detonazione di esplosivi, sono comunemente usati come riempitivi di rinforzo in plastica e gomma. Sono utilizzati anche come additivo per prodotti commerciali come agenti lucidanti, lubrificanti per metalli e additivi per oli motore.