Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Дерягин Б.В. -> "Рост алмаза и графита из газовой фазы" -> 19

Рост алмаза и графита из газовой фазы - Дерягин Б.В.

Дерягин Б.В. Рост алмаза и графита из газовой фазы — М.: «Наука», 1977. — 116 c.
Скачать (прямая ссылка): almaz.djvu
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 43 >> Следующая

В 1774 г. известным минералогом того времени А. М. Карамы-шевым в Петербургском Горном училище также были проведены опыты по сжиганию алмазов. Уже в XIX в. процесс горения алмаза исследовали Г. Дэви и М. Фарадей. В этот же период начались опыты с целью получения искусственного алмаза.
В 1880 г. английский ученый Дж. Хэнней опубликовал сообщение о получении искусственных алмазов. Он нагревал до красного каления заклепанные трубы типа орудийных стволов, в которые была помещена смесь углеводородов, растительного масла и металлического лития. Двенадцать из полученных им кристалликов хранятся в Британском музее.
В 1893 г. французский химик А. Муассан провел исследования, которые заключались в следующем. Насыщенное углеродом железо при температуре до 3000° С выливалось в ледяную воду. В результате образования застывшей корки внутри охлаждающейся массы получалось высокое давление. Растворив в кислотах остывший слиток, Муассан обнаружил несколько крупинок, не взаимодействующих с кислотами и царапающих рубин. Их плотность была между 3 и 3,5 г/см*, и при сгорании они образовывали газ.
52
В этом же году профессор минералогии Петербургской медицинской академии К- Д. Хрущов, независимо от А. Муассана, получил при кристаллизации углерода в расплавленном серебре прозрачные и темные кристаллики. Они царапали самый твердый после алмаза минерал — корунд и сгорали, образуя углекислый газ.
Все приведенное выше относится к попыткам синтезировать алмаз из растворов углерода. Вероятно, первая попытка использовать углеродсодержащие газы была предпринята в 1911 г. В. Боултоном, который пытался наращивать монокристаллы алмаза из светильного газа [43].
Уже в начале XX в. появились сомнения: действительно ли в опытах Муассана, Хрущова и других были получены алмазы?
В 1943 г. английские физики Ф. Банистер и К- Лонсдейл с . помощью рентгеновских лучей произвели проверку всех сохранившихся образцов. Они обнаружили, что только алмазы, полученные Хеннеем, обладают решеткой алмаза и, следовательно, являются подлинными. В то же время все попытки воспроизвести результаты Хеннея не увенчались успехом.
Попытки теоретически определить условия для перевода графита в алмаз предпринимались многократно. Однако наиболее успешно с этой задачей удалось справиться О. И. Лейпунскому [44], который показал, что все поиски синтетических алмазов производились в тех условиях, при которых графит является термодинамически более устойчивой формой углерода, чем алмаза. Для того чтобы можно было перевести графит в алмаз, необходимо, во-первых, сжать его давлением до 60 000 или более атмосфер, во-вто-, рых, нагреть графит до высокой температуры (~ 2000° С). В этих условиях, по крайней мере, часть графита перейдет в алмаз.
Для реализации идеи получения синтетических алмазов исследователям пришлось преодолеть значительные технические трудности, связанные с получением в заданном объеме одновременно высоких давлений и температур. Это потребовало использования особых конструкционных материалов и многочисленных инженерных усовершенствований. Впервые искусственные «рукотворные» алмазы были получены в США в 1955 г. группой ученых: Ф. Банди, Г. Холл, Г. Стронг и Р. Венторф. Затем синтетические алмазы были получены в Швеции, Великобритании и других странах.
В Советском Союзе искусственные алмазы были получены коллективом сотрудников Академии наук СССР под руководством академика Л. Ф. Верещагина. Синтезированные в Институте высоких давлений АН СССР поликристаллические материалы баллас и карбонадо во многих отношениях не уступают природным. Значительную роль в разработке методов синтеза алмазов и в развитии промышленности синтетических алмазов сыграл коллектив Института сверхтвердых материалов Академии наук Украинской ССР, руководимый В. Н. Бакулем.
Одинаковый состав графита и алмаза привел к естественным по-лыткам превратить графит в алмаз применением высоких давлений,
53
которые, конечно, должны способствовать более плотному расположению атомов, имеющемуся у алмаза. Для того, однако, чтобы перегруппировка атомов из решетки графита в решетку алмаза могла совершиться, необходима достаточная подвижность атомов. Это достигается подъемом температуры. В настоящее время для превращения графита в алмаз применяют давления порядка 100 ООО атм и температуры порядка 1600—2000° С Впрочем, даже при этих температурах перестройка решетки идет настолько медленно, что для ее осуществления добавляют растворители углерода — металлы группы железа.
Из термодинамики находят, отвлекаясь от вопроса о скорости перехода, весьма точные указания относительно температур и давлений, при каких графит способен переходить в алмаз, при каких — не способен. При каждой фиксированной температуре при давлении выше равновесного графит неизбежно перейдет в алмаз, тогда как при давлении ниже равновесного алмаз является «метастабильной» модификацией углерода, и переход графита в алмаз невозможен.
Положение, однако, меняется, если поставить вопрос о возможности роста уже имеющегося кристалла алмаза. Рост алмаза может происходить при давлениях и температурах, соответствующих области его метастабильности, если тем или иным способом создать вокруг него среду, содержащую атомы углерода в достаточной концентрации. Рост алмаза в этом случае можно объяснить тем, что концентрация атомов углерода, принесенных к поверхности, оказывается выше, чем концентрация атомов, с которой алмаз может находиться при определенной температуре в равновесии, т. е. выше концентрации насыщения.Такие условия можно создать, если, поместить алмаз в среду атомов углерода, например испаряемых, нагретым до высокой температуры графитом, или в раствор углерода в расплавленных металлах.
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 43 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed