ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Первый успех из "Искусственные драгоценные камни" Развитие исследований по созданию аппаратов высокого давления, необходимых для синтеза алмазов, связано с именем пионера исследований в области высоких давлений, лауреата Нобелевской премии, профессора Гарвардского университета П. У. Бриджмена. Бриджмен рассматривал синтез алмаза как вызов своей изобретательности и техническому мастерству и, как говорят, в экспериментах стремился каждый раз использовать новую технику, которая увеличивала бы максимальное давление. Бриджмен был не только выдающимся ученым и изобретателем, но и интересным писателем. Он писал о синтезе алмазов [11] Попытки добиться успеха в этой захватывающей проблеме обнажили весь спектр человечества люди, от блестящих ученых до откровенных шарлатанов и жуликов, дарили ей свой ум и страсти . Бриджмен отмечал, что на протяжении 25 лет в среднем 2—3 человека в год заявляли о том, что владеют секретом синтеза алмаза, и предлагали войти в долю при распределении прибылей в обмен на финансирование строительства аппарата для практической реализации идеи. Он также писал, с характерным для него юмором, что проблема так и просится в детективный роман, и я часто прихожу к убеждению, что тот, кто успешно решит ее, этим самым подвергнет свою жизнь опасности со стороны Алмазного синдиката . [c.70] Превращение алмаза в графит может быть осуществлено при иагреве примерно до 1500 °С, и это позволило предположить, что для обратного превращения при высоких давлениях необходимы температуры того же порядка. В 1941 г. при финансовой поддержке компаний Нортон и Дженерал электрик Бриджмен приступил к осуществлению проекта по синтезу алмазов при высоких температурах. Предварительно прокаленный при 3000 °С графит помещали в специальный сосуд 1000-тонного пресса. Внутри цилиндра находился термит, используемый для реакции, создающей температуру до 3000 °С в течение нескольких секунд одновременно с давлением в 30 ООО атм. Опыты продолжались четыре года, но алмазы так и не были получены. Аппаратуру перевезли на завод компании Нортон , где ее использовали для продолжения экспериментов и других работ. [c.71] Синтез алмаза был подтвержден 31 декабря 1954 г. Хью Вудбери, и 15 февраля 1955 г. об этом было сообщено в прессе. Это было именно то четкое подтверждение независимым исследователем, которого так недоставало в шведском (ASEA) эксперименте. [c.73] Аппарат для синтеза алмаза, предложенный Холлом, назывался белт (пояс), потому что центральная часть, где происходит синтез алмазов, поддерживалась кольцом из карбида вольфрама с бандажом из высокопрочной стали [19]. Два конических поршня приводились в движение с помощью большого гидравлического пресса из упрочненной стали. Главная трудность при создании аппаратов высоких давлений и температур заключается в том, что стали и другие конструкционные материалы быстро теряют свою прочность при нагреве. Эту проблему можно решить путем нагрева только внутреннего рабочего объема и соответствующей термоизоляции для предотвращения чрезмерного нагрева поршней и пояса. Группа Дженерал электрик с успехом использовала встречающийся в природе минерал пирофиллит, материал мягкий, достаточно хорошо передающий давление и в то же время обладающий высокой температурой плавления. В полость, образованную поршнями и поясом, помещали ячейку из пирофиллита с вмонтированной электропечью в виде графитовой трубки, с помощью которой достигалась необходимая температура. Зазоры между поршнями и поясом уплотнялись металлическими и пирофиллитовыми прокладками, которые вьшолняли также роль тепло- и электроизоляторов. [c.73] В отличие от опытов Парсонса и Бриджмена в этих экспериментах использовался катализатор, в частности железо, что и предопределило успешное решение поставленной задачи. В настоящее время известно, что катализатор играет роль растворителя, в котором графит Сначала растворяется, а затем кристаллизуется в виде алмаза. Без металлического растворителя скорость превращения графита в алмаз очень мала, даже если температура и давление соответствуют области Стабильности алмаза. Согласно патенту Дженерал электрик [20], Типичная шихта в реакционной камере представляет собой смесь 5 частей графита, 1 части железа, /з части марганца и /з части пятиокиси ванадия. Эту смесь запечатывали и нагревали до 1700 °С под давлением 95 ООО атм в течение 2 мин, затем охлаждали до 1500 °С За 8 мин. С тех пор проведены многочисленные исследования по Подбору растворителей, особенно Уэнторфом [21]. Сейчас в качестве Растворителя чаще всего используют смесь никеля и железа, позволя- Щую осуществить синтез алмаза при менее жестких условиях. [c.73] Вначале стоимость алмазов Дженерал электрик была выше, ч природных, однако уже в 1957 г. искусственные алмазы в виде мелк1 зерен, используемых для изготовления шлифовальных кругов, Taj конкурировать по цене с природными. 22 октября 1957 г. Дженер электрик сообщила в печати, что к этому времени компанией пр изведено уже 100 ООО карат синтетических алмазов (цена 4,25 до лара за карат) и что в 1958 г. предполагается произвести 3,5 мл карат. [c.74] Аппарат высокого давления белт компания Дженерал электрик впоследствии заменила конструкцией тетраэдрического типа, разработанной Холлом примерно в то же время [25]. Главное преимущество ее заключалось в применении относительно дешевых прессов. В первом варианте этой конструкции использовались четыре независи.мо работавших пресса, смонтированные в симметричной раме и сходящиеся в центральной части рабочего объема. Для другой, более простой модификации требуется только один гидравлический пресс, а усилия в трех других направлениях возникают за счет взаимодействия поршней с конической поверхностью прочной стальной поддержки. В последней модификации аппарата рабочая поверхность сделана сферической и применены вставки из карбида вольфрама, отличающегося большей твердостью и прочностью по сравнению со сталью, из которой Изготавливаются поршни. В тетраэдрическое пространство, образуемое внутренними поверхностями этих вставок, монтируется специально изготовленная деталь из пирофиллита с электропечью, представляющей собой графитовую трубку. Электрический ток подводится через Два противоположных поршня или через специальные электровводы. В Печь помещаются графит и металл-растворитель. [c.75] Мировое потребление технических алмазов составляет более 1(Ю млн. карат (20 т) в год, и для их производства требуется несколько сотен тонн графита. [c.77] Вернуться к основной статье