застосування алмазів

1. властивості алмаза
2. застосування алмазу
3. Які алмази застосовуються у виробництві?

Застосування алмазу має більш ніж двохсотлітню історію. Майже до середини XX століття алмази були виключно ювелірним матеріалом. Але щоб надати йому ту чи іншу грань (огранувати алмаз), потрібно використовувати інший алмаз, так як жоден інший матеріал не може обробити цей міцний мінерал. Щоб розкрити весь потенціал мінералу, хіміки та фізики провели ряд дослідів і з'ясували його властивості, а також ті граничні параметри, які сприяють застосуванню алмазу в різних сферах діяльності.

властивості алмаза

Будь-алмаз - аллотропная модифікація вуглецю, який, до речі, представлений і в графіті простого олівця. Тому при підвищених температурах будь-алмаз запросто переходить в графіт. За шкалою твердості Мооса мінерал має 10 балів з 10 можливих. Щільність його становить 3.4 - 3.5 г / см ³. Теплопровідність його вкрай висока і становить до 2300 Вт (мК).

Мінерал має дуже низький коефіцієнт тертя по металу (близько 0.1), що обумовлено наявністю на його поверхні найтоншої плівки адсорбованого газу. При її відсутності коефіцієнт тертя зростає в 5 разів. Дві найважливіші характеристики - найнижчий коефіцієнт стиснення і найвищий модуль пружності.

Плавиться алмаз при тиску в 11 ГПа і температурі 4000 ° C. На повітрі він горить при температурі від 800 до 1000 ° C, а за участю чистого кисню горить, немов чистий пропан, блакитним полум'ям і повністю згорає, вивільняючи у вигляді вуглекислого газу.

Якщо нагрівати мінерал без доступу повітря при температурі 2000 ° C, то він швидко перетворюється на графіт і руйнується на частини з бавовною. Примітно, що при температурі понад 2000 ° С термодинаміка мінералу приймає аномальний характер.

В силу своїх «екстремальних» властивостей алмаз використовується в сучасній індустрії виробництва і обробки.

застосування алмазу

У будівництві використання алмазів виправдано специфікою складних конструкцій з бетону і сталі. Алмазне свердління, різання, демонтаж, незалежно від матеріалу роботи, дозволяють домогтися результату без освіти згубних мікротріщин. Свердла, пили величезних діаметрів беруть участь в розпилюванні бетону, перемолкі щебеню і навіть в різанні для каменю.

Використовується мінерал в точному приладобудуванні і важкому машинобудуванні. Облицювання металу - це також прерогатива алмазу.

Вкрай висока зносостійкість, помножена на необмежений доступ до штучних і промисловим алмазів, дозволяє проектувати і будувати буквально все (від точних інструментів хірурга аж до космічних носіїв).

Малюнок 1. Області застосування алмазів.

Наприклад, тільки в Росії сьогодні випускається понад 1200 найменувань інструментів, в яких використовується алмаз (рис. 1, області застосування алмазів). Свердла, фрези, шліфувальні круги, склорізи, ножиці по металу і пила по металу і каменю - всюди активно використовуються алмази (переважно промислові, тобто синтетичні).

Без цього мінералу неможливі прокладка кабелів і будівництво тунелів. Там, де не можна вести вибухові роботи, використовується прохідницький комбайн, озброєний величезним диском, усипаним лезами з тонким напиленням алмазної крихти.

Алмаз застосовується і в медицині, де товщина леза скальпеля має вирішальне значення. Зменшуючи ширину розрізу і залишаючись гострим тривалий час, алмазний скальпель є основним інструментом сучасного хірурга. Окремої згадки заслуговують перспективні розробки на кшталт медичного лазера на кристалах, де мінерал буде виступати активним провідником.

В телекомунікації та електроніці алмаз використовують для проходження сигналів різних частот по одному кабелю. Звичайно, розміри його при цьому вкрай малі, проте властивості його успішно долають великі перепади температур і найбільші скачки напруги. Особливо критично важливо його застосування поряд з рубіном в надчутливих фотоелементах, оптиці, яка стоїть на службі астрономів.

У хімії і фізики алмаз використовується, перш за все, в якості захисного елемента. Агресивна хімічна середовище, яке може пошкодити скло (плавикова кислота), а також наукові експерименти в областях квантової фізики, оптики, лазерних технологій, дослідження космосу, в яких неприпустимі похибки, вимагає активного застосування алмазів.

Використання даного мінералу дуже активно в справі видобутку корисних копалин. Вугільний вибій, видобуток нафти і газу - всюди, де є необхідність свердлити, прокладати труби і стикатися з дуже твердими утвореннями в грунті (кам'яний пласт, вапняк), однієї загартованої сталлю не обійтися.

Які алмази застосовуються у виробництві?

Для використання у виробництві не всякий алмаз годиться. Ювелірні камені коштують надзвичайних грошей і видобуваються в декількох місцях по всій планеті, що абсолютно невигідно і невиправдано в масової промисловості. Тут виручають синтетичні елементи. Починаючи з 1953 року більше 97% всіх алмазів, що використовуються в промисловості, вирощені штучно. В даний час відомі 3 способу отримання даного мінералу:

1. CVD - chemical vapor deposition, або ж хімічне осадження з пари.
2. HPHT - high pressure high temperature, або ж за участю високих температур і тиску.
3. Синтез з підривом, що імітує умови, найбільш близькі до природних (відбувається підрив вибухівки, що містить вуглець).

Таким чином, світова промисловість повністю покриває свої потреби в алмазах і невпинно радує людство новими технологічними досягненнями.