А вот кто в алмазах разбирается?

Особенно в камменты призывается dibr!

У меня очень наивный вопрос.

Вот алмаз это углерод, только кристаллический. Почему тупо нельзя взять жменю углерода, положить под пресс и шарахнуть хорошенько? Почему-то производство алмазов это какая-то забубенная высокотехнологическая фигня, и алмазы крохотные получаются.
Температура с давлением дюже высокие. И, подозреваю, что скорость роста кристаллов при это все равно оказывается мизерной. То есть 10 каратовик растить смысла нет. Мопед не мой, если что :)
Так и делают - луркать HPHT-diamond. Проблемы две:
1. давления и температуры для этого потребны совершенно нечеловеческие. Именно поэтому и городят адские "наковальни", в которых огромную силу втюхивают всякими вложенными конусами в маленькую угольную заготовочку - иначе фазового перехода не будет, будет просто прессованный уголь. И то приходится использовать катализаторы - фактически, прогоняющие углерод через раствор в металле и кристаллизующие алмаз из раствора. И чтобы кристаллизовался алмаз, а не высоколегированный чугун - параметры надо держать довольно хитрые (с градиентом температур) и довольно точно (растворение и кристаллизация в пространстве расположены очень близко, при этом разность температур должна быть такой, чтобы с одной стороны катализатора было именно растворение, а с другой - кристаллизация. При этом кристалл растёт, заготовка растворяется, и градиент надо подгонять под этот процесс - фактически вслепую, потому что подсмотреть не получится).
2. алмаз вообще-то не является равновесной формой углерода при комнатной температуре, равновесная вроде как раз графит. Поэтому мало создать условия, при которых графит перекристаллизуется в алмаз, нужно ещё суметь этот алмаз оттуда вынуть так, чтобы по пути он не превратился обратно в графит. По сути, охлаждать надо быстро, тогда алмаз сохранится.
Поэтому пока - мелкие кристаллики.

Ну, а насчёт "жахнуть" - луркать "детонационный алмаз". Синтез тупой до безобразия - взорвать тротил/гексоген в бочке с водой, то что разлетелось - собрать и выделить алмазы. Проблема - алмазики там ну совсем мелкие, нанометровые (обычно слипшиеся в кластеры сотню-другую нанометров размером).

Поэтому если нужно большой алмаз - растят неравновесно, из плазмы (CVD синтез). Фактически, послойно выстраивают решетку алмаза ("графитовые" связи выстраивается быстрее, но процесс подобран так, что разрушаются они ещё быстрее). Тут принципиальных ограничений на размер нет, только технологические и временнЫе: алмаз "размером с блюдце" вырастить можно, но скорость роста - максимум единицы микрон в час, поэтому толстым его не сделаешь. Ну, и это поликристалл, т.е. сросшиеся мелкие монокристаллы - для ювелирки не катит, потому что границы кристаллов дают некоторую "сахарность" вида.
Впрочем, для ювелирки доращивают в CVD кристаллики HPHT - на монокристалле растёт монокристалл, как раз что нужно. Но сильно большой тоже не вырастишь - на гранях идёт неравномерность роста, и в конце концов процесс роста разваливается на кучу неювелирного вида сросшихся кристалликов.
Охренеть. Спасибо за такой обстоятельный ответ.

Остаётся только удивляться, что в природе такие хитрые условия, что получаются (относительно) алмазные булыжники, а мы, такие все из себя умные, воссоздать их не можем.
>> что получаются (относительно) алмазные булыжники
-
получаются. За сотню тышш лет в соответствующих условиях.
и выносит их на поверхность не так чтоб часто.
сосбно
БАУМГОЛЬД
10 место
Алмаз каратной массой 609,25 ct (121,85 грамм)
ДЮТОЙТСПЕН (Безымянный)
9 место
Масса алмаза «Безымянный» составляет 616 ct (123,2 грамма).
-
итд
https://sokolov.ru/blog/gems/Top-10-krupnejshih-almazov/

почти все - поликристаллы
Ну их вон разрезали на монокристаллические брильянты... Т.е. даже кристаллы внутри него огромные.
огромные то огромные .. сколько штук за сколько лет добычи?
И самое главное - для сверла такой монокристалл не нужен.
Ну, с давлением под землёй проблем нет, температуры достаточные, а за миллиарды лет существования земли можно и не такие булыжники вырастить. Дайте мне миллиард лет и соответствующее финансирование - так может и я возьмусь :-)
А дальше ключевой момент - достаточно быстро выплюнуть булыжник наружу, чтобы он не успел испортиться...

Edited at 2017-02-01 05:08 pm (UTC)
Понятно -- т.е. проблема не в условиях, а во времени. У людей его мало, а у природы много :)
Примерно так же природа делает и нержавеющей железо - просто подожди миллиард лет на Луне :)
Хмм.
СВЧ реактор на коленке сделать сложно, а вот HFCVD ("газофазное плазменное осаждение с горячей нитью") можно попытаться забубенить. Нужна метано-водородная смесь при небольшом давлении, вольфрамовые нити, скорее всего понадобится подогревать подложку (нужно 700-900 градусов, не факт что она достаточно нагреется от газа).
Ну, и алмаз будет довольно условный - если хорошо угадать с условиями, он будет твёрдый и царапать стекло, но очень чёрный и тонкий (и с примесями всего на свете, начиная с вольфрама с нитей). Если угадать хуже - алмаз будет видно только "по анализам", если совсем не угадать - будет сажа (возможно с какими-нибудь фуллеренами), или просто ничего не будет :-)
dibr хорошо расписал про основные методы получения алмазов, могу только немного добавить. Просто сжать графит не получится, потому что самый лучший матреал для наковальнях это и есть алмаз, самый высокий модуль сжатия, как-никак. Понятно, что при этом не вырастить большой алмаз, вот и приходится выращивать из смеси железа и углерода. Прозрачные, т. е. с малым содержанием примесей, алмазы для ювелирки получит сложно, но зато можно легко получит алмаз, допированный нужной примесью, если это необходимо для какого-то применения. Технология отработана и относительно дешевая. Как-то работал с искусственными алмазами миллиметра 4 в диаметре, они сами стоили евро 200, и очень спецевическая огранка еще 200. Натуральный и прозрачный стоил порядка 1000 в сумме, для сравнения.
А с детонационными алмазами забавно, что используются они в том числе и как хорошая смазка, а не как абразив.
Про историю методов можно прочитать в книжке Искусственные драгоценные камни Денниса Элуэлла. Как в оригинале называется не знаю, читал в переводе.