Kim cương nhân tạo

TCDN Cũng như các khoáng sản khác, kim cương tự nhiên trong vỏ Trái Đất là tài nguyên không tái tạo. Trữ lượng kim cương không nhiều lắm lại được khia thác sử dụng cấp tập trong nhiều năm nên ngày càng cạn kiệt.

Hiên nay, nhu cầu sử dụng kim cương ngày càng cao trong công nghiệp, quốc phòng, cả trong nghành trang sức. Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo kim cương trong phòng thí nghiệm. Tiến tới sản xuất đại trà phục vụ cho đời sống của con người.

Những nhà khoa học đầu tiên trên thế giới tạo thành công kim cương là James B.Hannay năm 1875, và Ferdinand F. Henri Moissan năm 1893. Sau đó, nhiều nhà khoa học khác đã chế tạo thành cộng kim cương nhân tạo.

Kim cương nhân tạo được chế tạo theo hai phương pháp:
  - Phương pháp cao áp cao nhiệt (Hight Pressure Hight Temperature – viết tắt là HPHT) sử dụng áp suất cao gần 2 gigapascal (Gpa) và nhiệt độ cao gần 3.000OC nhằm tạo môi trường giống như môi trường thành tạo kim cương tự nhiên.
  - Phương pháp bố hơi lắng tụ hóa học (Chemical Vapor Deposition – viết tắt là CVD0 sử dụng sự bố hơi hóa học của hợp khí carbon dưới tác động của tia plasma tạo sự phân chia phân tử khí cho đến khi chỉ còn lại nguyên tố C lắng tụ lại.

Kim cương nhân tạo có các đặc tính giống kim cương tự nhiên nên được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghệ cao và nghành trang sức.

Giá thành kim cương nhân tạo lúc đầu rất cao vì việc tạo ra môi trường giống như môi trường tự nhiên trong lòng đất để tạo ra kim cương vô cùng tốn kém. Thời gian đầu, giá kim cương nhân tạo đắt hơn kim cương tự nhiên. Năm 1953, người ta đã sản xuất ra kim cương nhân tạo với giá thành bằng 50% giá kim cương tự nhiên và hiện nay chỉ còn <30%.

Hiện nay đã có 15 nước sản xuất được kim cương nhân tạo với sản lượng hàng năm đạt gần 5 tỷ carat. Những nước sản xuất nhiều kim cương nhân tạo hàng đầu là Trung Quốc (4 tỷ carat/năm), sau đó là Belarus, Ireland, Nhật, Nga, Nam Phi, Thụy Điển, Mỹ,…

Những đá giả kim cương
Trên thị trường ở Việt Nam trong vài năm gần đây xuất hiện một số đá nhân tạo được mệnh danh là kim cương nhân tạo. Người tiêu dùng đang bị đánh lừa mà không biết. Thực chất những đá giả kim cương là gì? Đó là moissaint và zirconia.

Moissanite. Năm 1893, khi nghiên cứu các mẫu vật đá thiên thạch ở vùng cao Canyon Diablo, Arizona, nhà khoa học Henri Moissan đã phát hiện ra một khoáng vật lạ, hiếm. Ông rất vui mừng vì tưởng đó là kim cương, nhưng sau đó, năm 1094, H. Moissan đã xác định lại và kết luận đó không phải là kim cương mà là tinh thể carbide silicon có thành phần là SiC.

Sau này, người ta lấy tên ông cho khoáng vật do ông phát hiện là moissanite.

Moissanite có các đặc điểm sau: công thức hóa học là SiC; màu: lục vàng; tinh thể hệ sáu phương suốt; độ cứng 9,5; cát khai không rõ; vết vỡ vỏ sò; ánh kim cương đến kim loại; vết vạch: xám lục; trong suốt; tỷ trọng 3,22; chiết xuất:2,654 – 2,967; lưỡng chất 0,313; huỳnh quang: xanh lục, vàng, không từ tính, không phóng xạ.

Moissanite cực kì hiếm trong tự nhiên. Trước năm 1950, người ta mới chỉ thấy moissanite có trong thiên thạch. Sau này, vào năm 1959, người ta đã tìm thấy moissainite ở dạng bao thể trong đá kimberlite ở mỏ kim cương Yakutia, Nga.

Moissanite tự nhiên hiếm nên các nhàn khoa học đã tìm cách chế tạo moissanite trong phòng thí nghiệm. Năm 1823, J. J. Berzeliu đã có ý tưởng chế tạo SiC vào năm 1891, G. Acheson đã chế tạo thành công moissanite.

Ngày nay, người ta đã sản xuất được moissanite để dùng thay thế cho kim cương trong nghành công nghiệp và trang sức. Vậy đó là đá moissanite nhân tạo chứ không phải là kim cương nhân tạo.

Kim cương và Moissanite
Kim cương và Moissanite

Cubic Zircon còn gọi tắt là đá CZ
Cubic Zircon hay còn gọi là zironia, có thành phần học họ là ZrO2 ở dạng tinh thể lập phương (isometric) do con người tạo ra. Hợp chất tương tự trong tự nhiên là khoáng vật baddeleyite, rất hiếm gặp.

Cubic Zircon có độ cứng là 8 – 8,5 tỷ trọng 5,68; chiết suất 2,13 được dùng trong công nghiệp và trong nghành trang sức vì có độ cứng cao và độ chiếu sáng tối.

Trong tự nhiên rất hiếm gặp khoáng vật baddeleyite nên các nhà khoa học đã cố gắng nghiên cứu chế tạo khoáng vật này trong phòng thí nghiệm.

Năm 1937, tại Viện Lebedev – Viện vật lí FIAN thuộc viên Hàn lâm khoa học Nga, đầu tiên người ta đã chế tạo thành không khoáng vật này và đặt tên là fianite, nhưng tên này chỉ dùng ở trong nước Nga. Từ năm 1976, người ta đã sản xuất đại trà  zirconia, năm 1980 đã sản xuất được 10 tâbs zir-conia với giá rất rẻ.

Cubic zircon thường không màu, nhưng nếu bổ sung một oxyt  kim loại vào trong quá trình chế tạo có thể tạo ra các màu như: Xanh (có Cr), vàng (có Ti), hồng (có Er), tím (có Nd), cam (có Ce),…

Cubic zircon có độ cứng cao, độ chiếu sáng gần như giống kim cương và giá thành rất rẻ nên được dùng nhiều trong nghành trang sức.

Phân biệt kim cương nhân tạo và đá CZ
Bảng so sánh giữa kim cương tự nhiên, kim cương nhân tạo (HPHT),  Cubic Zircon  và Moissanite

 

 

 

 

 

 

 

tapchidoanhnghiep.vn

Ý kiến của bạn