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「鑽石恆久遠,一顆永留傳」(原譯”The Diamond is Forever”)

你聽過嗎?相信多數人都有印象。

一句源至1947年的廣告台詞深植人心,讓鑽石成為見證美麗愛情的永恆與誓言。


而鑽石是什麼你知道嗎?

你愛它,想得到它,就得了解它。

這篇就來解密鑽石。


鑽石


鑽石在化學和工業中稱為金剛石。
金剛石是碳元素組成的無色晶體,為目前已知自然存在最硬物質。

類別 自然元素
化學式 碳 - N個c組成
分子量 12.01 u
顏色 多數顏色為黃、褐、灰至無色。少見藍、綠、黑、紫、橘、紅色。
晶體慣態 八面體
晶系 等軸晶系
解理 {111}完全解理
斷口 貝殼狀
硬度 10
光澤 金剛石光澤
條痕 白色
透明性 透明至微透明
比重 3.52 (+/- .01)
密度 3.5 - 3.53g/cm³
拋磨光澤 金剛石光澤
折射率 2.4175–2.4178
雙折射
多色性
色散率 0.044
熔點 常壓下升華或發生相變

鑽石
古希臘文:ἀδάμας
法文、德文:Diamant
英文:Diamond


鑽石是被開採出來的天然金剛石晶體,晶體中每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外4個相鄰的碳原子形成共價鍵,每四個相鄰的碳原子均構成正四面體。

晶體類型為立方面心,因此未經琢磨過的晶體外形往往為正八面體。

金剛石中的C-C鍵很強,所有的價電子都參與了共價鍵的形成,沒有自由電子,所以金剛石硬度非常大,不導電,熔點在華氏6900度。

金剛石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850~1000℃。在工業上,金剛石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具。

形狀完整的金剛石經過打磨,稱為鑽石,可用於製造高檔飾品,價格昂貴。

碳有三種已知的同素異形體:金剛石、石墨和富勒烯。

在熱力學上,金剛石和穩定性低於石墨,可自發轉變為石墨,但常溫常壓下這一轉變的速度很慢,可以忽略不計,因此鑽石得以穩定存在。

自然界形成的金剛石一般形成於地球內部高溫高壓的環境,後來被火山噴發等地質構造運動帶到地表,因此許多金剛石發現在火山附近。
(現代工業可在高溫高壓下生產金剛石,稱為合成金剛石。)


金剛石的莫氏硬度為10。
由於硬度最高,鑽石的切割和加工必須使用金剛石粉或雷射(比如532nm或者1064nm波長雷射)來進行。

由於金剛石的硬度極高且導熱性極高,於工業上可用於沙紙、鑽探及研磨工具之上,可以用來切割和刻畫其他物質,以及大型積體電路等散熱板上。

然而,自從1955年GE通過高溫高壓獲得人造金剛石的技術後,科學家會利用高溫高壓製成金剛石微粒,而現在的細小顆粒的合成鑽石已經較同級天然鑽石的作用持平,所以天然鑽石的工業價值已經可以替代。(目前天然鑽石的主要用途已經僅限於首飾與觀賞。)

金剛石由於折射率高,經由切割後,在燈光下顯得閃閃生輝,稱作鑽石。

鑽石分為一型和二型兩種,這主要是根據它是否含有N元素:一型含,二型不含。
而藍色的鑽石是二B型的,是半導體。

克拉,或譯卡、卡拉(Carat),是鑽石的質量單位。
一克拉相等於200毫克,相傳早期鑽石商人稱量鑽石所用的砝碼為稻子豆樹(carob)果實,一粒這樣的果實大約就重200毫克。
因為鑽石的密度基本上相同,因此越重的鑽石體積越大。
越大的鑽石越稀有,每克拉的價值亦越高。






現今越來越多的合成鑽石和人工處理鑽石流入了鑽石交易市場,大大擾亂了鑽石交易的公平性。
消費者花了天然鑽石的錢,買到手的卻是人工合成鑽石和人工處理鑽石,實在很冤枉。

合成鑽石或稱人造鑽石,即透過技術加工製成的鑽石,對比於地質作用自然形成的天然鑽石。

合成鑽石也廣泛被稱作HPHT 鑽石和CVD 鑽石,分別表示它的加工方式:高溫高壓(High-Pressure High-Temperature)以及化學氣相沉澱法(Chemical Vapor Deposition )。

 

早在18 世紀人們就開始了合成鑽石的探索,但直到20 世紀,由於熱力學及高溫高壓技術的發展,才使鑽石的合成得以實現。

1953 年瑞士工程公司(ASEA )使用壓力球裝置首次成功地合成出了40 粒小顆的鑽石,美國通用電氣公司(GE )也於1955年採用壓帶裝置合成出了小顆粒的鑽石。

此後,工業級鑽石的合成技術得到廣泛應用,目前幾乎三分之二的工業用鑽已由合成鑽石替代了。

 

到二十世紀九十年代,人們發明了一種在低壓下生長鑽石的新方法,即所謂CVD 鑽石。

這種「長大」的鑽石,品質與天然鑽石幾無二致,肉眼難辨。

 

CVD 鑽石合成技術出現於早在二戰之前就 ​​開始開發了,但以20 世紀的科技只能製造極小的鑽石顆粒,附加於沙輪和切割刀上做工業用途,沒有珠寶價值,化學氣相沉澱法發明後雖有出現較大顆粒鑽石,但是多半有雜色澤和雜質,尺寸也還是相對小。

 

但自從毛河光等人公開發表CVD 鑽石的研究申請專利後,全世界有百家實驗室一窩蜂投入這種CVD 鑽石研發,但因無法突破鑽石生長的速度後來紛紛退出,毛河光的實驗室則是耗費百萬美元不斷實驗,終於2005年發表發現了人工鑽石迅速長大的秘方,生產出10 克拉純潔鑽石一舉轟動鑽石業界,但毛河光卻就此表示其正與多家珠寶廠商洽談量產應用,從此深居簡出也沒有再發表過鑽石相關論文、也沒有後續生產應用的公開消息,成為學術界一大謎團。

 2010 年毛河光研究小組的蒙宇飛博士合成出目前世界上最大的CVD 無色鑽石,切割後達2.3 克拉,外觀媲美優質天然鑽石。

 

接下來,讓我們再為大家介紹一下所謂的人工處理鑽石。


人工處理鑽石,就是用人工的手法將有瑕疵的鑽石改造成品相更好的鑽石。

經過這樣處理的鑽石,也經常能夠蒙蔽到一些不明就裡的消費者。

 

下面介紹一些常見的人工處理手法:


1 、改色

是指用超薄化學或塑膠塗層來掩蓋鑽石本身較差的成色,從而提升鑽石的成色。


2 、包膜

則是在鑽石仿品的表面鍍上一層合成鑽石薄膜,使之具有天然真鑽的一些特性。


3 、高溫高壓

 HPHT 是高溫高壓(High Pressure, High Temperature )的縮寫。

通過這種方法,可以有效改變某些鑽石的成色,使之呈現無色丶粉紅色丶藍色丶綠色丶黃綠色或黃色。

這種處理方式,只有在設備精良的鑑定室裡才能鑑別出來。


4 、淨度的優化處理

用於提升鑽石淨度的處理方式主要有兩種鐳射鑽孔和裂縫填充。

 

鐳射鑽孔常應用於去除鑽石內部微小的深色內含物,這種方法是利用鐳射從鑽石表面打出小孔,直抵內含物並將其蒸發,又或者註入漂白劑以改善內含物的外觀。

 

裂縫充填則常用於隱藏鑽石內部被稱為“羽裂紋”的白色裂隙,是指將透明的玻璃狀充填物,注入到鑽石的裂隙中,降低裂隙的明顯度,從而改變鑽石的整體外觀淨度。由於在鑽石的日常清潔和修護過程中,可能會破壞或去除充填物,所以目前業界對使用這一技術仍存在爭議。

成功的裂縫填充非常隱蔽,因此需要專業的鑽石鑑定師才能識別出來。



所以你戴的到底是什麼鑽?
將如何鑑別呢?
下篇將持續說明。
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