人造鉆石是如何將柔軟的石墨變?yōu)閳?jiān)硬的鉆石

1石墨

我們應(yīng)該都曾記得第一次用鉛筆在紙上涂寫的時候断国,我們拿著鉛筆在紙上亂涂亂畫,仿佛不能控制好鉛筆的力度末融,涂畫出來的東西我們自己都無法辨認(rèn)尝胆,但是鉛筆在紙上留下的印記卻是猶然的顯眼。那時的我們只顧著玩弄鉛筆礁阁,卻不曾想過為什么隨著筆芯的劃過會在紙上留下痕跡巧号。

我們知道鉛筆芯是由石墨制造,石墨是碳原子以六角形聯(lián)結(jié)而成的層狀結(jié)晶姥闭,單層的石墨即為石墨烯丹鸿,厚度為一個原子層厚度。同一層的碳原子之間是以化學(xué)鍵(共價鍵)結(jié)合棚品,其相鄰碳原子之間的鍵結(jié)強(qiáng)度比鉆石還要高靠欢。然而石墨的相鄰兩層之間的碳原子卻是以一種吸引力(范德華力)結(jié)合,使相鄰兩層之間的結(jié)合強(qiáng)度大大減弱铜跑。石墨的層與層之間結(jié)合力小门怪,極易移動,也就使得石墨在紙上劃過后能夠留下明顯的痕跡锅纺。

2鉆石

1902年歐洲的戴比公司利用銷售鉆石的廣告詞帶火了鉆戒掷空。戴比公司在當(dāng)時打出了”鉆石恒久遠(yuǎn)“這句廣告詞,灌輸世人唯有鉆戒才能表達(dá)忠貞不渝、純潔的愛情觀念坦弟,凡是希望愛人相信自己是真誠的男人都應(yīng)該為愛人買一只鉆戒护锤,而且越貴越能代表真心。這套高明的銷售手段讓世人都為鉆戒買單酿傍。

我們知道鉆石非常的堅(jiān)硬烙懦,與石墨一樣也是由碳原子構(gòu)成,石墨質(zhì)地柔軟拧粪,而鉆石則非常堅(jiān)硬修陡。為何同為碳原子構(gòu)成而它們之間的性質(zhì)卻產(chǎn)生了如此大差異。

鉆石的碳原子不同于石墨碳原子的網(wǎng)狀排列可霎,而是以立體的四面體結(jié)構(gòu)排列魄鸦,為復(fù)雜的面心立方結(jié)構(gòu)。碳原子分布在四面體的各個頂點(diǎn)處癣朗,每個碳原子的電子都有來自另一個碳原子的電子與之配對拾因,形成非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),使得鉆石非常堅(jiān)硬旷余。

3石墨轉(zhuǎn)變?yōu)殂@石

人造鉆石首次成功合成是在1954年绢记,直到現(xiàn)在仍然延續(xù)當(dāng)時的方法來制備人造鉆石,只是制作方法加以了改良正卧。那么將石墨制備出人造鉆石的方法分別有以下兩種:

01高溫高壓合成法

在耐高溫的容器中蠢熄,給石墨加以高溫高壓,使石墨的碳原子圍繞著直徑為1毫米炉旷,由天然鉆石制成的籽晶而結(jié)晶成晶體來獲得鉆石签孔。

02化學(xué)氣相沉積法

將石墨中的碳形成等離子體,讓等離子體不斷沉積在壓力室的底部的碳底層上窘行,并逐漸積聚和硬化形成鉆石薄片后饥追,再切割成鉆石形狀。

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