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人工鑽石的演進    

 

高嘉興

 

1991-1993年 GIA中文部講師

中華民國寶石協會寶石學講師

台北市金銀珠寶商業同業公會寶石講師

台北縣金銀珠寶商業同業公會寶石講師

[著作編譯]: GIA G.G. AJP 教材中譯

 

(本文摘自於高嘉興老師所著 < 鑽石的學問 > 一書, 也刊載於中華民國寶石協會第七屆會員大會暨理事長選舉及交接典禮的手冊上)

 

        人類一直夢想能在家中做出鑽石,這樣便可不必大費周章,辛勤勞苦的上山下海採礦。但鑽石的成分到底是什麼,一直到距今210年前的1797年,才被同時發現「銥」(Iridium)和「鋨」(Osmium)元素的化學家史密森,潭能(Smithson Tennant)弄明白,是和石墨一樣純碳元素的異構物。

先生揭開鑽石成分秘密後的150年,許多人爭相研究鑽石的合成,改良創新了許多科學上的製程,實驗室炸掉了好些個,宣稱成功但禁不起複驗的假文件也時有所聞。

        1953年瑞典ASEA電氣公司的一組科學家於8萬大氣壓及未記錄的溫度下製出人類第一顆合成鑽石,但有說因實驗數據不完整,或被當時的De Beers買下技術致使研究中斷,ASEA拖到1960年代,才正式向世界宣布製出人工鑽石。(也有說其律師認為「天然鑽石比比皆是」,誤以為人工「鑽石」無法申請專利發明而未發表)

奇異公司(G.E.) Dr.Tracy H.Hall 霍爾博士1954年12月打開鍋蓋撿視人類歷史上第一批 “寶石級合成鑽石”的情形

 

     「19541216晨,當我打開蓋子剎那,雙手開始顫抖,心跳跟著加速,膝蓋變得不聽使喚,幾乎站不住了……..。」霍爾博士(Dr.H.Tracy Hall)回憶起製出人類史上第一顆合成鑽石。

(G.E.)在重複驗證霍爾的數據和製程,確認其可重複性之後,正式對外宣布成功製造了人工鑽石,將該製申請了世界專利。

        奇異公司的成功引起了各方的關注,也帶動了合成鑽石的研發,各家紛紛加碼經費,招兵買馬,莫不想爭食工業鑽石應用的大餅。De Beers要求業界應開誠佈公遵守「最佳執業守則」,告知消費者該品為合成石的訊息。1950年代適逢二次世界大戰,低品質天然鑽石研磨的鑽石細粉,已無法供應世界的擴大需求,人工鑽石工好可彌補此一空缺。

人工鑽石廣泛應用在工業鑽頭及磨具上

        人工鑽石的用途非常廣泛,舉凡工具上的鑽頭、開礦用或醫療用皆是,鑽石絶佳的導熱性(銅的五倍)也成為電子元件上的優異散熱器。今日人工鑽石已是一個大產業,約有20國投入生產,年產量約三百公噸,超過天然鑽石總產量的20公噸有十五倍之多,且逐年增長。然而這些鑽石是很小的微粉、細粒或薄膜,少有大顆粒的寶石級晶體,製造晶形大且完整的設施需有較大腔體,成本上高昂許多。

珠寶業比較關注的是寶石級近無色及彩色人工鑽石的發展,以及與天然鑽石在分辨上是否造成困擾。奇異的團隊在1970年代已經製出一克拉上近無色的人工鑽石,日本的住友(Sumitomo)商社在1985年也公開展示15克拉的寶石級合成黃鑽,在各家技術日益成熟之際,最大公開的寶石級合成鑽石已能達到34克拉之譜,紀錄並不斷的翻新。

        數年前,同時膺選美、台科學院士的毛河光博士,曾於國際珠寶中展示10克拉切磨完成的近無色人工鑽石,媒體甚至以「牛糞變鑽石」的聳動用語,吸引了大眾的目光和話題。

原理上,只要將碳轉換成 SP3(化學鍵結上的一種方式,即每個碳原子在三度空間中的此一軌域相互結合)的結合,即可形成鑽石組態。轉換同為純碳以石墨為最快速,奇異的成功即是此法。此外,一切含碳的物質均可能在純化碳元素,去除其它元素後,在適當溫度和壓力下,化成鑽石。甲烷即是一優良的碳來源,又牛糞經發酵成沼氣後富含甲烷,故有「牛糞變鑽石」一說。近年也流行以先人骨灰製鑽石,也是同樣道理。據報導國外有人取音樂大師貝多芬的遺髮做「髮鑽」,報導中少少的10根,碳的量應不足以製出電子媒體照出來那顆褶褶發亮的「克拉」藍鑽,只能推測該鑽中的部分碳,來自貝多芬的髮吧?!

恰騰製合成鑽石 Chatham Created Diamonds

合成鑽石大事記

        合成鑽石進入珠寶首飾業中最值得一提的大事記,是約1993年舊金山的「人工祖母綠」發明人卡洛恰騰Carroll Chatham之子湯姆恰騰藉前蘇聯解體之機,取得先前用於國防科技的合成鑽石技術,向世界宣佈推出「恰騰製寶石級人工鑽石」(Chatham Created Diamond),一時之間,全球寶石業為之撼動。本人曾於最熱門時約1994年邀請他來台灣,分別於台北和台中做了兩場演說,他的比喻倒是令人玩味:「人工鑽石(寶石)之於天然鑽石,一如冰箱所製冰塊之於天然冰」。當年的恰騰合成鑽石聲勢浩蕩,但技術始終停滯,未能製出更大顆粒及無色晶體。湯姆也在數年後告訴我,他投資的數百萬美元算失敗,只做了一千顆「樣本」(他還興沖沖地委請GIA開立合成鑽石報告書呢!)

恰騰製合成鑽石 Chatham Created Diamonds

         不氣餒的湯姆後轉向其它合成技術,在 2005年香港珠寶展設櫃展售「恰騰製彩色合成鑽石」,網路上只要點選Chatham Created Diamonds,便可與之連結,恰騰公司網站http://www.chatham.com

        GemesisApollo(阿波羅)則是另兩家較知名,近年也積極推廣人工合成鑽石的廠家。Gemesis公司本部設於美國的佛羅里達州,據稱佛羅里達大學在研發上也提供相當大的協助,該公司也於香港中環覓有行銷據點,阿波羅總部則位於麻州的波士頓。

恰騰公司網站其人工鑽石與天然鑽石之比較資料:

 

天然鑽石

恰騰合成鑽石

顏色

多樣

多樣

光澤

金剛光至蠟狀

金剛光至蠟狀

晶系

正八面體

正八面體

成分

硬度

莫氏10

莫氏10

折射率

2.4

2.4

比重

3.5

3.5

色散率

0.44

0.44

熔點

3820k

3820k

劈製

完整

完整

螢光

多樣

多樣

來源http://www.chatham.com/diacomparison.html

 
 
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手機: 林嵩山老師 0932-059-605 ; 林嵩暉老師 0905-208-010 ; 客服信箱:wgic@ yahoo.com.tw 或 gemidentify@gmail.com ; 網址:www.wgic.com.tw 全球寶石珠寶網
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