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緊密跟隨國家產業指導及技術發展
金剛石(Diamond)的發展史
發布時間:2022-05-18 瀏覽數:3337

工業上金剛鉆的發展始于十八世紀,十八世紀后半葉,科學家才搞清楚金剛石的構成,70至90年代,法國化學家拉瓦錫(1743~1794)等人進行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗,結果發現得到的是二氧化碳氣體,即一種由氧和碳結合在一起的物質。這里的碳就來源于金剛石。終于,這些實驗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如此不同?

金剛石與石墨原子圖

這個問題,是在1913年才由英國的物理學家威廉·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,研究金剛石晶體內原子的排列方式。他們發現,在金剛石晶體內部,每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結合,形成一種致密的三維結構。這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結構。而且,這種致密的結構,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。正是這種致密的結構,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

世界金剛石礦產資源并不豐富,隨著工業的興起,其遠遠不能滿足工業消費的需要。

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

金剛石小晶體彩圖

1955年,美國通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設備,得到世界上第一批工業用人造金剛石小晶體,從而開創了工業規模生產人造金剛石磨料的先河,他們的年產量在20噸左右;不久,杜邦公司發明了爆炸法,利用瞬時爆炸產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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