洛阳文旅送旅客“钻石”热搜背后：钻石的合成与改色

洛阳文旅送旅客“钻石”热搜背后：钻石的合成与改色

2024年初，哈尔滨冰雪大世界吸引了国内外众多游客，东北老铁的热情好客给众多游客留下了深刻印象，随之而来的是全国各省相互赠礼回谢热情“尔滨们”。广西砂糖橘、黑龙江的蔓越莓、四川的鱼子酱、河南的大钻石······

这些大众印象中进口货、奢侈品，如今竟成了咱们国家的“土特产”。洛阳文旅高铁站送旅客大克拉钻石的操作更惹得网友们羡慕，今天就先来聊一聊河南的钻石。

众所周知，钻石是经过一系列工艺琢磨而成的金刚石，而金刚石是一种由碳元素组成的晶体，经过地球内部高温高压的作用下形成，是一种天然矿物。纯净的钻石具有许多优异的物理化学性能，高硬度、高折射率、高热导率等性能使其广泛应用与工业切磨、宝石材料、极端环境防护等方向。但天然钻石来源于地球内部，成型与开采困难，成本高等缺点，使其无法广泛应用，因此人造金刚石应运而生。

（金刚石的晶体结构）

人造钻石是人们通过模拟天然钻石的形成条件而生产出的，其属于同一种碳元素的晶体，拥有着相同的物理化学性质，并且在折射率、透明度等方面可与天然金刚石媲美。

目前，人造钻石石有两种方式，一种是化学气相沉积工艺（CVD），在高温等离子在高温等离子的作用下，含碳气体被离解，碳原子在基底上沉积成钻石膜，其生长环境更多的是通入气体，因而难以进入杂质，纯度更高，但生长周期较长，金刚石的大小也较小。

另一种是高温高压工艺（HPHT），以石墨、金刚石粉或石墨－金刚石粉为碳源，在高温高压、金属触媒等生长环境中形成的等轴晶系晶质体，能够在较短时间内生成较大的金刚石，产量较高，但由于与金属溶媒等接触，会生成部分杂质，其纯度稍差。

（不同颜色钻石）

同时，不同颜色的钻石也具有不同的价值，天然钻石或初步合成的钻石常常呈现黄色或无色，但蓝色、粉色等更加艳丽的颜色同样深受人们喜爱。钻石颜色的产生原因，是因为有了不同的致色因子才导致了不同的颜色。

钻石的颜色常与其所含微量元素有关，例如，无其他杂质时，钻石呈现无色；含有不同含量的N元素时，会形成深浅度不同的黄色钻石；含有一定量的B元素时，会形成蓝色；红宝石和蓝宝石的化学成分是Al2O3，不含杂质时，同样呈现无色，当含有 0.9%-4%的铬(Cr)元素时一般呈现红色，当含有铁(Fe)和钛(Ti)时一般呈现蓝色。

此外，钻石的晶格缺陷、所受辐射等原因同样会改变钻石的颜色。因此如何合成一定尺寸的钻石，并形成指定颜色受到了许多人的关注。

目前钻石的合成通常在5-6Gpa与1500℃左右，并加入金属溶媒，第一次合成的钻石通常为黄色到棕色的颜色，而钻石的改色可以通过HPHT处理、辐照处理等处理技术，使钻石内部产生或修复缺陷，使钻石的颜色等级提高或形成更具吸引力的颜色，以提高钻石的价值和经济效益。

对钻石进行HPHT处理实验的研究可追溯到上世纪，许多国家开展了钻石HPHT处理实验的研究，例如，在2000 年 Reinitz 等人表示将Ⅰa 型天然棕色钻石温压条件设置为 6GPa、2100℃，可产生黄绿色-绿色的外观，且具有效率高、成本低、商业利用率大等优点。

（高温高压装置与人造金刚石）

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（湖北洛克泰克 Kawai型大腔体压机）

可以提供高压设备可以达到20Gpa、2000℃以上，能够在较长时间内实现温度与压力的自动调节，可以更精密地控制实验条件，提供稳定可靠的压力与温度实验环境，可以进行钻石的合成与改色实验、地学、材料等方面的研究。相信随着技术和工艺的发展，我国钻石的合成与改色的技术将会更加完善，满足人们的需要。