Umělý kámen

Video: Jak vyrobit umělé kameny?

V první polovině XIX století to bylo vyrobené pokusy vyrobit první neuspořádaná syntetické drahé kameny, a byla zahájena v XX století, nové technologie jsou již poskytují velké monokrystalů nekovových a kovových těles: polovodiče, piezoelektrické, feromagnetické a ferimagnetického.

To vše umožňuje vyrobit požadovaná množství syntetických krystalů, které mají širokou škálu vlastností a oblasti použití. Velkou roli při tvorbě syntetických kamenů hraje poznatky z oblasti analytické chemie - zejména podrobný chemická analýza drahých kamenů umožnil syntézu umělého rubínu.
Úkolem bylo obtížné, protože oxid hlinitý, který se skládá z rubín, taje teprve při teplotě 2045 stupňů C.

kyslík, vodík hořák byl použit pro dosažení požadované teploty.

Francouz Marc Gaudin, slitina hliníku a draselné soli, byl nejprve roztaví hlinitého koule a dal jim červenou barvu s dvojchromanu draselného. Výsledkem však nesl malou podobnost ke skutečné rubín: krystaly byly malé a matné. Deset let po první syntetické rubíny další Francouz - Jacques Joseph Ebelman - bílé safíry vyrobené tavením oxidu hlinitého v kyselině borité a Edmund Fremy spolu s jedním ze svých studentů syntetizovat oxid hlinitý, slitiny hliníku a oxidu olovnatého.

Výsledný hlinitanu vedení tavenina udržována na vysoké teplotě v porcelánovém kelímku, což má za následek vytvořené křemičitanu olovnatého, a oxid hlinitý krystaluje jako bílé safír, který po přidání chromové solí získaných rubínové vzhled.

Lepších výsledků bylo dosaženo Augusta Fremy a Verneuil, ale jsou odvozeny syntetické kameny pro získání pokutu.

Verneuil vyvinuta nová průmyslová technologie syntézy rubíny velké velikosti, spočívající v tavení oxidu hlinitého s přídavkem barviva v ohni plynového hořáku speciálně navržen.

Vědci se pokusili syntetizovat diamant - Nejtěžší z minerálních látek, ale pokud se pro výrobu syntetického safíru byl úplně sám, vysoká teplota, pak transformace grafitu do diamantu by měla mít více a velký tlak. Technologie potřebná pro dosažení teploty 3000 stupňů C a tlaku 7000 MPa, ale na křižovatce XIX a XX století, neexistovala takové zařízení.

Syntéza korundu se provádí v zařízení Verneuil, hlavní část, která je kyslík vodík hořák.

Oxid hlinitý se pomalu nalije do nádoby skrz svislou trubkou, která je rovněž přiváděn vodík a kyslík. Na výstupu z trubky se zapálí plyny, vytváří teplotu schopný hlinitého taveniny. Na nosiči, namontované na pohyblivém stole ve vertikální rovině, tvořené taveniny klesá umělým korundem krystalů hruška, nebo ve tvaru kužele. Po získání krmení potřebné množství krystalů oxidu hlinitého je ukončena, krystal se ochladí a oddělí od základny. trvá několik hodin, k výrobě jediného krystalu.

Syntetické korundové krystaly dosáhnout výšky 2 - 5 cm, šířka 1 - 2,5 cm a hmotnost 50 - 300 karátů. Pouze vytvoření Percy Williams Bridgman-prefektura a Balthasar pozadí Platenom lis povolené firmy „ACEA“ a „General Electric“ pokoušel se syntéze diamantu v průmyslovém měřítku. Po druhé světové válce začal intenzivně pracovat na syntézu a dalších monokrystalů, je pokusit se pěstovat od kapalné fáze.

V současné době probíhá výzkum v oblasti transformace, monokrystaly sodného hlinitokřemičitanu draselného v zádech a hlinitokřemičitanů, iontovou výměnou. Rychlý rozvoj fyziky pevných látek v posledních desetiletích XX století byl umožněn vývoj nových metod pro výrobu velkých monokrystalů. Jeden způsob jejich syntézy spočívá v krystalizaci z roztoku při atmosférickém tlaku.

Bylo vyrobeno přesyceného roztoku látky - hlavní složku krystalu, například síranu mědi, - a je umístěn embrya krystal, který je připojen k rotačnímu pohybu pro efektivnější růst. Z vodných roztoků je možno získat velmi velké krystaly, někdy o hmotnosti více než 20 kg. Stejně obyčejný je metoda hydrotermální - krystalizace z vodného roztoku při vysokých tlacích a teplotách nad 100 ° C,

Takto připravený například krystaly křemene. Zrna křemene jsou umístěny do pěti procent roztoku uhličitanu sodného ve spodní části utěsněného autoklávu, kde se udržuje teplota asi 400 ° C, očkovací krystal je umístěn v oblasti, kde několik desítek stupňů pod teplotou. S neustále udržována tlakem asi 120 MPa křemenných kusů na dně nádoby, aby se rozpustil a krystalu, teploty, kolem kterého se spodní, začíná stoupat. Takto získané krystaly Beryl, granát, topaz Jade a muskovit.

Pro růst kovových krystalů, anorganických a organických sloučenin za použití krystalizace s chlazením roztaveného materiálu, stejné krystalové struktuře.

Zařízení používané pro tento se značně liší, protože teplota tání látek jsou velmi odlišné - jejich rozsah je od - 271 do 3700 stupňů C. poprvé byla použita tato metoda pro krystalizaci monokrystalických kovových drátů: kelímku umístěné v peci s roztaveným kovem, přičemž tato teplota je mírně překročena teplota plavleniya- očkovacích krystalů ponoří do taveniny, po kterém malý konstantní rychlost nad povrchem.

Podobně, polovodičové krystaly dospělý - germanium a křemík.

K dispozici je také způsob výroby krystalů přeměnami polymorfů: to pomocí grafitu, uhlíku nebo saze připravené umělé diamanty. Jednotlivé krystaly jsou široce používány v optických zařízení, zařízení pro záznam jaderného záření, lasery a mazerah- často se používají jako polovodiče, ferity, drahokamy.

V optickém průmyslu krystaly vyrobené čočky, hranoly, polarizátory a filtrů. Užitečnou vlastností některých krystalu - např., Křemen nebo fluorit - je jejich propustnost pro infračervené a ultrafialové záření. Pro výrobu polarizátorů použít krystaly kalcitu a dusičnan sodný.

Čítače registrující jaderného záření, scintilační krystaly jsou k dispozici, vyrobené obvykle z jodidů alkalických kovů rybolovu. Tyto krystaly jsou použity v radiochemické analýzy, automobilové dopravy, vyhledávání rud radioaktivní prvky. Široké použití techniky je jev piezoelectricity, to znamená, že výskyt elektrických nábojů pod vlivem tahu nebo v tlaku krystalu.

Nejčastěji se používá piezoelektrický křemen - deska ze svých krystalů jsou stabilizátory na rádiové frekvenci použité v telefonu a v sirénou - zařízení umožňující určení hloubky, nastavené oblasti ledovce nebo rybí škol.

Jako polovodič se nejčastěji používají monokrystaly křemíku a germania, a prvky polovodičové odolnosti jsou vyrobeny z karbidu křemíku. Výrobce slinováním feritové Acquire kromě feromagnetické vlastnosti, poluprovodnikov- vlastnostmi a jejich struktury mohou být snadno měnit, a při syntéze při teplotě 900 - 1400 ° C po - dodávaly jakýkoli požadovaný tvar. Jednotlivé krystaly jsou velmi důležité při výrobě lasery a masery. Používá se v astronomii masery aby se slabé signály, které poskytují více než jejich tisícinásobně amplifikace bez zkreslení.

Tato zařízení jsou rozděleny do masery působících v infračervené oblasti, UV oblasti a ve viditelné části světla rozsahu.

Syntetické monokrystaly jsou široce používány v šperky a nejpopulárnější syntetické drahokamy jsou korund, křemen a YAG. Kámen odlévání různých prvků uvedených - trubky rámu stroje, zařízení, - lité z roztavené horniny. Výsledkem je, že tavení a krystalizace horniny vytvořené jemnozrnné látky s technickými vlastnostmi v mnoha směrech vyšší než vlastnosti litiny, porcelánu nebo skla.

První prvky čediče a andesite byly odlity ve Francii. Výchozí materiál, v závislosti na jejím složení se upraví na teplotu 1300 - 1750 stupňů C, poté se ochladí na 800 - 1000 ° C a nalije do forem. Doba chlazení má vliv na rozsah krystalizačního činidla. Na rozdíl od čediče a andesite provést kamenné lití používá Diabas, amfibolitové a některé další skály.

Spolu s rozvojem průmyslu existuje potřeba vývoje nových abrazivních materiálů - práškové nebo provedené ve formě brusného vrstvy nanesené na základě jedné nebo druhé, protože objem extrahované přírodní korund by již neodpovídají potřebám všech průmyslových odvětvích, v nichž se používají.

Výroba brusných materiálů začalo, když Edward dostal Acheson karbid křemíku. Něco později vyvinula výrobní technologii technické Umělý korund bauxit tavením v elektrické obloukové peci. V současné době je produkt vyšší kvality - bílý korund - vyrobena z oxidu hlinitého.

Karsteklobid oxid křemičitý získaný tavením v elektrické peci při teplotě 2100 - 2400 ° C po z poplatku sestávající z křemičitého písku, uhlí, soli a pilin.

Prudký rozvoj umělé minerály nomenklatury - polotovarů s požadovanými vlastnostmi nebo krystaly pro různé účely - někdy způsobuje potíže při výběru vhodných názvy součástí. Při pokusu o uspořádat umělé kameny byly založeny na podobnosti jejich struktury na strukturu přírodních minerálů. Šamot, kameniny, porcelánu, terakoty, žáruvzdorné materiály a syntetické monokrystaly srovnání s metamorfovaných porodami- mají své umělé analogy a sedimentární horniny: je beton, cement, vápenopískové cihly a omítka.

Základní struktura a velikost a tvar krystalů zrna jsou podobné vyvřelých hornin takové vlastnosti materiálů, jako je sklo, struska štěrku, žáruvzdorných keramických materiálů a kompozitních materiálů.

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné