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緊密跟隨國(guó)家產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)及技術(shù)發(fā)展
金剛石(Diamond)的發(fā)展史
發(fā)布時(shí)間:2022-05-18 瀏覽數(shù):3358

工業(yè)上金剛鉆的發(fā)展始于十八世紀(jì),十八世紀(jì)后半葉,科學(xué)家才搞清楚金剛石的構(gòu)成,70至90年代,法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫(1743~1794)等人進(jìn)行的在氧氣中燃燒金剛石的實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳?xì)怏w,即一種由氧和碳結(jié)合在一起的物質(zhì)。這里的碳就來源于金剛石。終于,這些實(shí)驗(yàn)證明了組成金剛石的材料是碳。知道了金剛石的成分是碳,仍然不能解釋金剛石為什么有那樣大的硬度。例如,制造鉛筆芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦物。金剛石和石墨這兩種礦物為什么會(huì)如此不同?

金剛石與石墨原子圖

這個(gè)問題,是在1913年才由英國(guó)的物理學(xué)家威廉·布拉格和他的兒子做出回答。布拉格父子用X射線觀察金剛石,研究金剛石晶體內(nèi)原子的排列方式。他們發(fā)現(xiàn),在金剛石晶體內(nèi)部,每一個(gè)碳原子都與周圍的4個(gè)碳原子緊密結(jié)合,形成一種致密的三維結(jié)構(gòu)。這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結(jié)構(gòu)。而且,這種致密的結(jié)構(gòu),使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克,大約是石墨密度的1.5倍。正是這種致密的結(jié)構(gòu),使得金剛石具有最大的硬度。換句話說,金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物。

金剛石原子圖

世界金剛石礦產(chǎn)資源并不豐富,隨著工業(yè)的興起,其遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)消費(fèi)的需要。

20世紀(jì)60年代以來,人工合成金剛石技術(shù)興起,至90年代日臻完善,人造金剛石幾乎完全取代工業(yè)用天然金剛石,其用量占世界工業(yè)用金剛石消費(fèi)量的90%以上(中國(guó)已達(dá)99%以上)

金剛石小晶體彩圖

1955年,美國(guó)通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設(shè)備,得到世界上第一批工業(yè)用人造金剛石小晶體,從而開創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人造金剛石磨料的先河,他們的年產(chǎn)量在20噸左右;不久,杜邦公司發(fā)明了爆炸法,利用瞬時(shí)爆炸產(chǎn)生的高壓和急劇升溫,也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。

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