牛粪就能造钻石？了解一下合成钻石是如何“合成”的

合成钻石，也叫培育钻石，指的是实验室里培育出来的钻石。

它有着和天然钻石完全相同的化学成分和晶体结构。

划重点：合成钻石不是假钻石，与它相对立的概念是天然钻石。

切割好的、不同琢型的合成钻石（来源：LightBox）

那钻石究竟是怎么“长”出来的呢？

合成宝石级钻石主要有两种方法：一种是高温高压法（HPHT法），一种是化学气相沉积法（CVD法）。

左：CVD法合成钻石，右：HPHT法合成钻石（来源：GIA）

下面，就来详细了解这两种方法吧。

1.高温高压法（HPHT法）

高温高压法采用的原理是什么呢？

天然钻石中的大多数都是岩浆成因的，它们形成于地球深部的高温高压环境中，随着火山喷发、岩浆上升等地质运动上升到地表。

因而模拟大自然中钻石的形成环境，把石墨放在高温环境下，用特殊设备压出来，就能得到钻石。

这是最早被研究的方法，目前应用也最广。

高温高压法使用的设备主要有两面顶、六面顶、分割球，它们的区别就在于施加压力的方式不一样。

（1）两面顶



两面顶的设备原理

两面顶是最早出现的设备，也是在欧美国家中比较流行的。

这种压带式设备有两个铁砧，可以在两边同时施压，好处是一次可以生长许多钻石。

但是体积巨大，成本高，而且不太好控制，同一拨长出来的钻石质量参差不齐。

所以多用于工业钻石和钻石粉末的生产。

（2）六面顶



车间里的六面顶机器



六面顶是中国开发出来的特产，用六个不同方向的砧座压在立方体上。

六面顶早期被认为只能生产中、低级钻石，但是经过改进之后已经可以生产高品质的钻石了。

在我国河南地区，有不少合成钻石生产厂商，采用的都是六面顶设备。

重要的是，六面顶的成本低于两面顶，可谓价廉物美。

（3）分割球



分割球设备原理

分割球是俄罗斯人开发的，设备大小跟家用电器相当。

它使用内部的6个砧座和外部的8个球形砧座将液压施加到生长室。

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在中国有一句老话叫做“物以稀为贵”，在矿物质界“钻石”便堪称是其中的最稀少也是身价最高的存在了。钻石又名金刚石，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。如今金刚石的用途十分的广泛，最常见的是用于工业切割和工艺品装饰中，而后者的用量又

分割球设备一次只能生产一颗钻石晶体，但是胜在个头大、品质好。

那高温高压法生产出来的钻石是什么样的呢？

有无色的，比如下图中的这些合成钻石都是山东厂商生产的，这些晶体具有典型的立方八面体形态，重量能达到3.5克拉。

也有彩色的，黄的、蓝的都有。

像黄色、褐色、橘色的高温高压法合成钻石，价格很有竞争力，而蓝色和近无色的由于技术难度大，成本要高不少。



2.化学气相沉积法（CVD法）

所谓的“牛粪也能做钻石”，说的正是这种方法。

倒不是说真的把牛粪变成钻石，而是说生产过程会用到——甲烷。

虽然说牛粪产生的沼气中,可以提炼出高纯度的甲烷，但是“牛粪造钻石”的说法确有些吓唬人了！

（牛内心OS：我不想背这个锅）

CVD法指的是在低于一个大气压和700-1300℃的温度下，在真空室中释放甲烷和氢气的混合物，让碳原子沉积在基底上。

你最关心的问题在这里：

Q：——甲烷是用来干啥的呢？

A：——逼出里面的碳元素。

Q：——氢气是用来干啥的呢？

A：——抑制石墨的生长。

在低压力下加热甲烷和氢气，将产生石墨。但在CVD生长舱中，通过施加微波能量，使分子氢转化为原子氢，会很大程度地腐蚀石墨，而金刚石受到的影响比较小，可以安然生长。

Q：——那这个基底又是啥呢？

A：——在工业用途中，基底可采用硅、钨、钼，以从而得到多晶体的钻石膜。

钻石膜神通广大，耐磨、稳定、透光、耐腐蚀、还有良好的生物相容性，在机械工业、电子工业、材料科学、光学甚至是医学领域都有十分广阔的应用前景。

——在珠宝用途上，基底则采用单晶钻石，在钻石上继续长出钻石，只要达到一定厚度，就可以加工成刻面宝石。

CVD法合成出来的钻石长啥样呢？

长出来的钻石晶体有着非常典型的板状外观。

这与天然钻石常常呈现的八面体晶形或菱形十二面体及其聚形有着非常大的差异。

板状的CVD法合成钻石

不过，切完之后，就和天然钻石一样blingbling！

切割后的CVD合成钻石

彩色的CVD合成钻石当然也可以有啊。

不过，你是否觉得合成钻石进行切割、雕琢之后，肉眼看来就和天然钻石无法分辨了呢？

不用担心，宝石学的专业人士自然有一些办法进行区分，下次有机会我们一起来聊聊，要如何区分天然钻石与合成钻石。感兴趣的朋友可以关注我，每天对宝石多一点点认识。