用烟合成的钻石

作者:              发布时间:2008-07-31


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用烟合成的钻石↑↑↑↑↑↑↑ ↑

天然金刚石是一种珍稀矿物,是宝石之王,因为它是世界上最硬的天然材料。用金刚石粉琢磨后的透明金刚石又能呈现出极艳丽的色彩,因而成为世界上最昂贵的宝石,历代统治者都把它作为一种权势和富有的象征。但令人惊讶的是,不管什么金刚石都是由碳原子组成的。碳可以说到处都有,但只要碳一成为金刚石,它就立即身价猛增亿万倍,连国王对它也会垂涎三尺。↑↑↑↑↑ ↑

现在,在英国有一根象征皇权的英王权杖,杖上就镶有一颗称为↑↑↑“↑↑非洲之星↑↑↑”↑↑的世界上最大的钻石;在国王的王冠上,则镶有一颗象征至高无上皇位的世界第二大钻石。这两颗钻石就是用金刚石琢磨而成的。提起这两颗钻石为什么会落到英国国王手中,还真有一番令人深思的经历。↑↑↑↑↑ ↑

1905↑↑年↑↑↑1↑↑月↑↑↑25↑↑日↑↑↑↑,有一位叫威尔士的人从南非的普列米尔矿山经过时,偶然看到地上有一块闪闪发光的石头半露不露地嵌在沙石中,他好奇地用小刀挖了出来,竟是一个有拳头大小的透明的淡蓝色金刚石,他拿回去一称,竟有↑↑↑3016↑↑克↑↑↑↑拉重↑↑↑(↑↑克拉是衡量宝石重量的专用单位,↑↑↑1↑↑克↑↑↑↑拉=↑↑↑200↑↑毫克↑↑↑)↑↑,这么大的金刚石可以说价值连城,当地人几乎没有人能买得起。↑↑↑↑↑ ↑

1907↑↑年↑↑↑12↑↑月↑↑↑9↑↑日↑↑↑↑,是统治南非的英国殖民者英王爱德华三世的生日。南非德兰士瓦地方政府为了向英王进贡,不惜花费↑↑↑15↑↑万英镑收购了这颗世界上最大的金刚石,献给英国皇室。↑↑↑↑↑ ↑

拳头大的原始金刚石要成为漂亮的钻石,镶在国王的权杖和王冠上,可不是一件容易的事,它需要琢磨。于是,皇室成员在↑↑↑1908↑↑年初把这块金刚石交给了琢磨钻石最拿手的一家荷兰公司,由著名的钻石工匠阿斯查尔为英王效劳。为了尽量使这块硕大的金刚石原料加工成尽可能大和尽可能多的钻石,阿斯查尔颇动了一番脑筋。因为金刚石太硬,要劈开它,最硬的钢锯也奈何它不得,若用锤子砸,又可能把它砸成碎末。于是,他先用粘有金刚石粉的磨具在这块拳头大的金刚石上磨出一条浅沟来,然后用一根钢楔对准浅沟,在重锤的敲击下,金刚石终于裂成两半。↑↑↑↑↑ ↑

大约经过↑↑↑8↑↑个月的精心琢磨,这块取名为↑↑↑“↑↑库利南↑↑↑”↑↑的世界上最大的金刚石一共加工出↑↑↑9↑↑颗大钻石和↑↑↑96↑↑颗小钻石,其中一颗钻石的重量为↑↑↑530.2↑↑克拉,取名为↑↑↑“↑↑非洲之星↑↑↑”↑↑,它像一颗大水滴,后来镶嵌在英国国王的权杖上。还有一颗钻石重量为↑↑↑317.4↑↑克拉,是目前世界上第二大钻石,它就镶嵌在英国国王的王冠上,取名为↑↑↑“↑↑库利南第二↑↑↑”↑↑。据说,为加工这些钻石仅加工费就花了↑↑↑8↑↑万英镑。金刚石所以如此贵重,一是它在自然界很稀少;二是它经过琢磨后,在阳光下会闪耀色彩斑斓的光辉,十分迷人;三是它的硬度极高,几乎永不磨损,因而成了富有的象征。↑↑↑↑↑ ↑

1797↑↑年,英国人坦南特经过研究,发现制造铅笔的石墨和金刚石一样,也是由纯碳组成的,它们的不同,是由于有不同的晶体结构。从那以后,科学家开始了用碳↑(↑石墨↑)↑制造人造金刚石的艰难历程,一直到↑1955↑年这一愿望才初步得到实现。但是,金刚石现在的主要用处却不再是用来做宝石,由于它是人们已发现的一种最坚硬的物质,已被用来作为制作切割、钻孔、研磨等工具的非常重要的工业材料。↑↑↑↑↑ ↑

金刚石有着极广泛的用途,玻璃商店用的玻璃刀,地质钻探用的钻头,工业上拉制细金属丝的拉丝模,车床上用的金属切削刀具,都用得着金刚石,因为金刚石特别硬,能↑↑↑“↑↑攻克↑↑↑”↑↑任何坚硬的↑↑↑“↑↑堡垒↑↑↑”↑↑。↑↑↑↑↑ ↑

但是,天然金刚石的资源很稀少。大多埋在深度超过↑↑↑120↑↑千米↑↑↑↑的原生岩石中,开采十分困难。虽然在公元前↑↑↑8↑↑世纪就在印度发现了天然金刚石,但直到↑↑↑1797↑↑年,英国人↑↑↑S·↑↑坦南特才揭开金刚石之谜,原来它虽然色彩绚丽,晶莹透亮,却也是由↑↑↑“↑↑黑乎乎↑↑↑”↑↑的纯碳变成的。碳这种元素,其实到处都有,凡是有机物里都有碳,那么能不能用碳来生产人造金刚石呢?这一大胆的设想,经过许多科学家几个世纪的努力,终于在↑↑↑1955↑↑年实现了,这一年,美国通用电气公司把石墨↑↑↑(↑↑石墨也是一种纯碳↑↑↑)↑↑加热到↑↑↑2000↑↑℃↑↑↑↑的高温,再加上↑↑↑2↑↑万个大气压,柔软的石墨果真压成了坚硬无比的金刚石。↑↑↑↑↑ ↑

科学家的幻想是无止境的。日本东海大学的一位叫黄燕清的材料专家想,石墨虽然可以制成金刚石,但石墨毕竟也是一种重要的工业原料,用它制造金刚石还是有些可惜。能不能用二氧化碳中的碳制造金刚石呢?他设想,在日本,每年燃烧石油和煤排放出的二氧化碳就达↑↑↑8↑↑亿吨,其中含的碳就有↑↑↑2↑↑亿多吨。二氧化碳现在已判明是产生对全球环境有害的↑↑↑“↑↑温室效应↑↑↑”↑↑的祸根。如果能把二氧化碳中的碳提取出来制造金刚石,不仅使废物得到利用,还能减少↑↑↑“↑↑温室效应↑↑↑”↑↑对环境的危害。↑↑↑↑↑ ↑

这一科学思想驱使黄燕清寻找使烟尘中的二氧化碳转变成金刚石的技术,经过无数次试验,黄燕清终于在↑↑↑1988↑↑年找到了用烟做原料制造金刚石的方法。这种方法几乎不需要支付原料费,得到的则是颗粒直径均匀的金刚石。这种人造金刚石非常适合于研磨各种精密零件,也可以用做钻石模。↑↑↑↑↑ ↑

黄燕清发明的这项用↑↑↑“↑↑烟↑↑↑”↑↑做原料生产钻石的技术类似于制作汽水。他首先用水把烟囱中冒出的二氧化碳吸收,然后把二氧化碳和水蒸气混合,再把混合后的气体通过一个装有活性炭的炉子↑↑↑(↑↑炉子加热到↑↑↑950↑↑℃↑↑↑↑)↑↑,于是就得到一种含有氢、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的混合气,再将这种混合气送进一个叫↑↑↑“↑↑微波等离子体化学气相沉积装置↑↑↑”↑↑的钻石合成装置。不到几小时,就可以在这个装置中看到许多灰颜色的钻石颗粒慢慢地生长出来,样子圆圆的,大小非常一致,甚至完全用不着进行筛选分级。因为钻石分级是一切制造人造金刚石的厂家绝对保密的一种高难技术,而黄燕清发明的用烟合成钻石的技术因用不着分级,把大量的人力和财力解放了出来。这种用烟制成的人造金刚石,它没有天然金刚石那般光彩夺目、晶莹透亮,但是它的硬度却是人们所需要的,因而可以作为工业上使用的材料。↑↑↑↑↑