Можно ли вырастить большой алмаз?

[мат-ламер]

Недавно с интересом узнал, что из алмаза можно сделать мембрану для твитера - громкоговорителя для высоких звуковых частот. Вот пример . Применяется CVD технология . Возникли вопросы.
1) В конкретном примере для твитера (диаметр мембраны около 3 см.) - это монокристалл или поликристалл? Предполагаю, что тут всё же поликристалл.
2) Что вообще есть поликристалл? В моём представлении это единое тело, которое состоит из областей (доменов), кристаллическая решётка в каждом из которых ориентирована по своему. На границах доменов регулярность решётки плавно нарушается. Но, всё же, поликристалл - единое тело, а не тело, как-бы склееное из маленьких кусочков.
3) Какие новые свойства есть у поликристалла по сравнению с монокристаллом? В моём представлении это большая гибкость и меньшая хрупкость, что может оказаться очень полезным. В рассматриваемом примере с твитером я думаю, что поликристалл ещё меньше звенит (что для твитера полезно). То есть звуковые волны рассеиваются и поглощаются на границах доменов.
4) Можно ли вырастить большой объёмный поликристаллический алмаз? По ссылке говорят только об изготовлении тонких мембран. Объёмные монокристаллы у той фирмы получаются только меньше карата. Может поликристалл в принципе можно получить и больших размеров?
5) Если бы удалось вырастить большой поликристаллический алмаз, то будет он также сверкать как и монокристалл? В частности, будет ли у него большой показатель преломления света?

[Booker48]

Вроде бы в ювелирке используются монокристаллы. Рекорд в книге Гиннесса пока удерживает 150-каратный алмаз, выращенный на Украине британской компанией MEYLOR GLOBAL LLP и киевским физиком Андреем Катрушей в 2021 году (так пишут, подробностей я не нашёл). Из этого алмаза получился 50-каратный бриллиант.
Таким образом побит рекорд 2015 года российской компании New Diamond Technology, вырастившей алмаз в 32 карата, из которого огранили бриллиант в 10 карат.
Наши использовали технологию HTHP, британоукраинцы - CVD.
Оказывается, несмотря на все современные нюансы, в Москве на Петровке пару месяцев назад открылся магазин украшений с лабораторными бриллиантами Shiphra, где каждый может выбрать себе украшеньице с брюликом приличных размеров. Цену я не решился запрашивать, в связи с пошатнувшимся здоровьем, но она для бриллиантов средней величины отличается от цен на природную продукцию всего лишь в 2 раза. В то время, как на оптовых рынках цены на лабораторные бриллианты на 98% ниже.

[мат-ламер]

Booker48 в сообщении #1638862 писал(а):

Наши использовали технологию HTHP

Я так понимаю, что эта технология очень дорогая, поскольку предполагает высокую температуру и давление. Вот этот монокристалл выращивали 460 часов. Из него получился довольно симпатичный бриллиант в 20 каратов.

Booker48 в сообщении #1638862 писал(а):

британоукраинцы - CVD.

Это технология дешевле. Алмаз постепенно выращивается на плоской подложке, которая может быть достаточно больших размеров - несколько сантиметров точно, а может и больше, не знаю. А толщина тут ограничена, поскольку надо всё время эффективно отводить тепло. Хотя алмаз хорошо тепло проводит. Несколько миллиметров толщины получить можно. А можно ли толще - не знаю. И мне почему-то кажется, что тут намного легче получаются (для больших пластин) поликристаллические алмазы. Но я не уверен. Может зависит о скорости процесса и от размера пластины.

-- Вс май 12, 2024 20:56:46 --

Вот тут пишут:

Цитата:

В настоящее время CVD-метод позволяет получать достаточно чистые поликристаллические алмазные пленки и пластины диаметром более 100 мм и толщиной от единиц микрометров до 1–3 мм и монокристаллический алмаз размерами до 10 мм на 10 мм на 0,5 мм толщиной.

-- Вс май 12, 2024 21:02:56 --

А вот тут пишут

Цитата:

сегодня мы видим также крупные ограненные CVD алмазы от 1 до 10 карат, используемые в качестве центральных элементов украшений.

И тут я не пойму. То ли CVD методом научились делать толстые монокристаллы, то ли поликристаллический бриллиант выглядит как и монокристалл. А может толщина - лишь вопрос времени процесса.

-- Вс май 12, 2024 21:19:08 --

Из написанного тут

Цитата:

7. При осмотре искусственного камня в сильный микроскоп (80х и более) будет хорошо видна зернистость. Природные бриллианты всегда состоят из монокристаллов.

понял, что искусственные CVD бриллианты всё же поликристаллы. Отличить их по виду от натуральных монокристаллов непросто.

[ozheredov]

Booker48 в сообщении #1638862 писал(а):

Цену я не решился запрашивать

$30-50. Тысяч.

Booker48 в сообщении #1638862 писал(а):

в связи с пошатнувшимся здоровьем

Ничто так не поправляет здоровье, как благодарность красивой девушки за подаренное ей бриллиантовое колье. Решайтесь!

[Booker48]

мат-ламер в сообщении #1638894 писал(а):

понял, что искусственные CVD бриллианты всё же поликристаллы. Отличить их по виду от натуральных монокристаллов непросто.

Рекордный британско-украинский оказался чёрным бриллиантом. А они бывают такими по двум причинам: 1) из-за огромного количества включений, что делает его крайне хрупким и 2) если это искусственно доработанный (облучением) прозрачный брюлик темно-желтого, бурого и т.п. цвета. Кажется, киевский алмаз содержит большое количество включений, что факт рекорда, конечно, не отменяет.
Некоторые производители (CVD) утверждают, что их алмазы ювелирного качества - монокристаллы. Возможно, терминология не устоялась.

ozheredov в сообщении #1638902 писал(а):

$30-50. Тысяч

Честно говоря, удивлён. Аналогичные натуральные ближе к 2 млн у.е. предлагаются. Не верю, что Де Бирс откажется от социализма в ценообразовании, может у лабораторного качество сильно ниже?

ozheredov в сообщении #1638902 писал(а):

Ничто так не поправляет здоровье, как благодарность красивой девушки за подаренное ей бриллиантовое колье. Решайтесь!

Так ведь именно здоровье и не позволит пережить благодарность, если мы об одном и том же.

[ozheredov]

Booker48 в сообщении #1638903 писал(а):

именно здоровье и не позволит пережить благодарность

Вы себя недооцениваете.

Booker48 в сообщении #1638903 писал(а):

если мы об одном и том же

Об одном )

[DimaM]

Booker48 в сообщении #1638903 писал(а):

Не верю, что Де Бирс откажется от социализма в ценообразовании, может у лабораторного качество сильно ниже?

Нынче organic завсегда дороже, и с качеством это не связано никак.

[Ende]

ozheredov, Booker48
Прекратите оффтоп. Здесь раздел "Механика и Техника", а не "Советы касательно личной жизни".

[мат-ламер]

Итак, что я думаю пока по поводу вопросов из первого поста.

мат-ламер в сообщении #1638849 писал(а):

1) В конкретном примере для твитера (диаметр мембраны около 3 см.) - это монокристалл или поликристалл? Предполагаю, что тут всё же поликристалл.

Всё же тут поликристалл. Монокристаллы таких размеров пока выращивать не научились. Дело в том, чтобы его вырастить, надо для начала иметь тонкую подложку нужного размера из монокристалла. Таких пока нет.

мат-ламер в сообщении #1638849 писал(а):

2) Что вообще есть поликристалл? В моём представлении это единое тело, которое состоит из областей (доменов), кристаллическая решётка в каждом из которых ориентирована по своему. На границах доменов регулярность решётки плавно нарушается. Но, всё же, поликристалл - единое тело, а не тело, как-бы склееное из маленьких кусочков.

Похоже, что я правильно думал. В технике слово "поликристалл" также могло использоваться, как кусок вещества, который сделали из множества маленьких кристалликов путём спекания. Так поступают, например, для абразивного инструмента. Но в данном случае у нас всё же единое тело, поскольку у нас повышенные требования к прочности.

мат-ламер в сообщении #1638849 писал(а):

3) Какие новые свойства есть у поликристалла по сравнению с монокристаллом? В моём представлении это большая гибкость и меньшая хрупкость, что может оказаться очень полезным. В рассматриваемом примере с твитером я думаю, что поликристалл ещё меньше звенит (что для твитера полезно). То есть звуковые волны рассеиваются и поглощаются на границах доменов

Пока мои представления тут не изменились. Ничего страшного, что мембрана для твитера выполнена из поликристалла. Слишком большая жёсткость в данном случае не очень хороша. И для звучания. И для надёжности.

мат-ламер в сообщении #1638849 писал(а):

4) Можно ли вырастить большой объёмный поликристаллический алмаз? По ссылке говорят только об изготовлении тонких мембран. Объёмные монокристаллы у той фирмы получаются только меньше карата. Может поликристалл в принципе можно получить и больших размеров?

В принципе поликристалл выращивают в виде мембраны диаметром до 10 см. А вот с большой толщиной тут пока не очень получается. Однако освоено производство больших поликристаллов карбида кремния (карбокорунда) - вещества, в котором равное количество атомов углерода и кремния. По своим свойствам это вещество близко к алмазу и в ряде применений может его заменить.

мат-ламер в сообщении #1638849 писал(а):

5) Если бы удалось вырастить большой поликристаллический алмаз, то будет он также сверкать как и монокристалл? В частности, будет ли у него большой показатель преломления света?

Сверкать то будет. Но опытный ювелир вооруженным глазом разницу заметит.

[Inquirer]

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

Монокристаллы таких размеров пока выращивать не научились.

Почему не научились? Вон, в 2012 году статья была: Phys. Status Solidi A 209, No. 1 (2012). Не знаю, что там в рентгеноструктурном смысле, но в ювелирном плане алмаз отличный получился. А тонкие монокристаллические подложки из алмаза - вполне рутинная вещь, если статьи посмотреть.

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

Пока мои представления тут не изменились. Ничего страшного, что мембрана для твитера выполнена из поликристалла. Слишком большая жёсткость в данном случае не очень хороша.

Нюанс в том, что монокристалл как раз более пластичен, чем поликристалл, его проще деформировать (достаточно уронить монокристалл, чтобы он радостно задвойниковался). Поликристаллические материалы демонстрируют увеличение прочности по мере уменьшения размера зёрен (до определённого предела, когда т.н. сверхпластичность (если память мне не изменяет) включается).

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

В принципе поликристалл выращивают в виде мембраны диаметром до 10 см. А вот с большой толщиной тут пока не очень получается. Однако освоено производство больших поликристаллов карбида кремния (карбокорунда) - вещества, в котором равное количество атомов углерода и кремния. По своим свойствам это вещество близко к алмазу и в ряде применений может его заменить.

А зачем Вам поликристаллическая мембрана ещё большей толщины? Возможно, что дело не в том, что "не получается", а просто задачи такой нет.

[мат-ламер]

Inquirer в сообщении #1639267 писал(а):

Нюанс в том, что монокристалл как раз более пластичен, чем поликристалл, его проще деформировать

Вопрос на счёт пластичности я пока не ставил (хотя он тоже интересен). Я писал про жёсткость:

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

Ничего страшного, что мембрана для твитера выполнена из поликристалла. Слишком большая жёсткость в данном случае не очень хороша.

Опять же, я могу выражаться неточно (курса сопромата у нас не было). Я имел в виду, что у монокристалла алмаза достаточно большой модуль Юнга. Чего-то точного значения сразу не нашёл. Ну, допустим это будет 850 ГПа. А на счёт поликристалла тоже сразу точную информацию представить не могу. Но вспоминаю, что человек из фирмы, рассказывая про свою продукцию, говорил, что поликристаллические мембраны пока у них получаются не такие жёсткие. То есть имеют модуль Юнга в полтора-два раза меньше. На счёт того, что монокристалл алмаза более пластичен и его проще деформировать чем поликристалл (сохраняя при этом структуру монокристалла), то пока как-то я в этом сомневаюсь. Во всяком случае сомневаюсь, что монокристалл алмаза поддаётся штамповке.

Inquirer в сообщении #1639267 писал(а):

Поликристаллические материалы демонстрируют увеличение прочности по мере уменьшения размера зёрен

На счёт прочности вопрос отдельный. В моём представлении прочность, это способность тела выдержать ту или иную нагрузку, не ломаясь.

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

Слишком большая жёсткость в данном случае не очень хороша. И для звучания. И для надёжности.

И да, в моём представлении поликристалл имеет большую прочность, поскольку под нагрузкой он может изогнуться не ломаясь. В то время как монокристалл под той же нагрузкой, хоть и прогнётся меньше, но может поломаться. Или хотя бы в процессе длительной эксплуатации дать трещину.

-- Чт май 16, 2024 11:48:56 --

мат-ламер в сообщении #1639244 писал(а):

Всё же тут поликристалл. Монокристаллы таких размеров пока выращивать не научились.

Inquirer в сообщении #1639267 писал(а):

Почему не научились?

Вы меня процитировали, но не полностью. Это был мой первый вопрос. И он касается реальной детали (изготовленной по дешёвой CVD технологии) для конкретной промышленной продукции - твитера, который доступен для покупки в розницу. И моя мысль была в том, что пока для серийного (или хотя бы мелко-серийного) производства по этой технологии изготавливать монокристаллические мембраны диаметром 29 мм пока не научились. Тем более там мембрана не плоская, а имеет форму половинки эллипсоида. А поликристаллические мембраны, как оказалось, да, вполне умеют.

-- Чт май 16, 2024 11:54:43 --

Inquirer в сообщении #1639267 писал(а):

А зачем Вам поликристаллическая мембрана ещё большей толщины? Возможно, что дело не в том, что "не получается", а просто задачи такой нет.

Конкретно мне такая мембрана не нужна. Но рынок стал наводняться дешёвыми поликристаллическими CVD алмазами для ювелирной промышленности. Изготавливают их в основном в Китае и Индии. Пока бриллианты из таких алмазов ограничены в весе - не больше 10 каратов. И ограничены они, как я понял, потому как изготавливаются из мембран ограниченной толщины.