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我掉的是头发吗?不,可能是“钻石”!

来源:蝌蚪五线谱2023-04-14 17:46

  “钻石恒久远,一颗永流传”。钻石因其珍稀、璀璨夺目而深受人们追捧,被誉为宝石之王,被视作矢志不渝爱情和永恒婚姻的象征,正是因为这个观念让钻石变得供不应求,成为当今社会婚礼的必需品。

  天然钻石的原始形态是金刚石,它是一种由碳元素组成的矿物,是石墨的同素异形体。它往往“藏身”于地球深处约150公里处,在极高的压力和超过1000℃的环境下, 经过数十亿年才能形成。

  在蓝丝黛尔石“海”中的钻石“河”

  图源:物理学家组织网

  但是随着科技的发展,使用头发、骨灰等制作的人工钻石在短短数天内就可以合成,是不是觉得不可思议?

  青丝钻?情思钻?头发居然可以做钻石?>>

  2007年,美国LifeGem公司利用人工合成钻石技术,从著名音乐家贝多芬留存的头发中提取出130 mg的碳元素,制作成三颗蓝色宝石,并在拍卖场上拍卖,起拍价就高达5万美元。之后,该公司又将一缕迈克尔·杰克逊的头发制作成了钻石。

  贝多芬钻石 图源:bing.com

  在中国的传统文化中有“结发为夫妻,恩爱两不疑”的说法,头发成为中国人表达相思相恋之情的特殊载体,与钻石的意义不谋而合。因此,市场上出现了青丝钻、情思钻和倾思钻等谐音命名的人工定制钻石,赋予发丝钻独特的纪念意义,以此来吸引消费者。

  说到这里,肯定有小伙伴问,头发和钻石看起来毫不相关的,是如何被做成钻石的呢?

  头发主要由角蛋白组成,有一定的耐热性,在真空条件下,当温度超过一定限度,头发就会发生碳化。碳化后的头发只剩下碳元素,而钻石是由碳元素组成的,也就是说 只要把头发中的碳元素提取出来,就可以用来制作钻石。

  图源:Pixabay

  具体来讲,是这样的:

  首先取一些头发并把它磨成粉末,在1800-3000摄氏度的真空高温环境下碳化,然后再进行提纯进一步去除杂质。

  接着,通过高温高压法合成钻石,把碳化后的头发和其他材料送入高温高压环境,耐心等待钻石原石“长成”。

  最后,对得到的钻石原石进行加工,去除杂质,打磨成型,就可以得到成品钻石了。

  图源:参考文献2

  碳化后头发中所保留的元素不同,还能制作出颜色不一样的钻石。是不是很神奇?

  想起自己洗头时掉下来一堆缠绕的发丝一阵心痛,这哪里掉的是头发啊,是钻石啊!

  图源:soogif

  头发是如何做成钻石的?>>

  把头发做成钻石的方法主要包括高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)。

  合成钻石最早在1954年就出现了,用的就是高温高压法,其原理是模拟天然金刚石的生长环境,将石墨粉在超高温、高压条件下合成钻石。

  高温高压法也称温度梯度法、温度差法、静压触媒法。简单讲就是以一颗微小的金刚石为“种子”,以纯碳材料(如石墨)作为原料在超高温、高压条件下熔化分解为碳原子,借助金属触媒作用向钻石“种子”移动并结晶,形成更大钻石晶体,但同时构成触媒的金属原子或多或少会进入金刚石晶格。

  这种方法是国内外工业生产上应用最广泛的超硬材料合成法,绝大部分实验室培育钻石也是用这种方法生产的。该方法合成培育钻石以塔状为主,生长速度快、成本低、颜色较好、纯净度稍差,但综合效益具有优势,特别是在1-5克拉培育钻石合成方面具有明显优势。

  图源:Pixabay

  化学气相沉积法合成钻石的原理是通过创造高温低压环境,借助金属催化剂作用从含碳气体中分离出活性碳原子后,以结晶形式沉积在较小的钻石基材上交互生长成大颗粒金刚石晶体。相较于高温高压法,化学气相沉积法合成培育钻石呈板状,颜色不易控制、培育周期较长、成本较高,但纯净度高,较适宜合成5克拉以上培育钻石。

  因此,理论上只要是含碳类的物质经过提碳及石墨化或者转化成为甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体,都可以通过以上技术制作为钻石,而 头发中含碳量45%左右,骨灰当中含碳量2%左右,符合人工钻石合成的必要条件。

  头发做成的钻石与天然钻石有什么区别?>>

  天然钻石的形成需要几十亿年时间,但在实验室培育出一颗钻石,只需要几个星期就能完成,成本仅为天然钻石价格的1/4-1/8。而且实验室培育钻石品质精良,外观与天然钻石没有差异。那么问题来了,我们该如何区分实验室培育钻石和天然钻石呢?

  我们人眼看起来,实验室培育的钻石和天然钻石并没有什么区别,只有在宝石鉴定所使用专门的仪器才能对其进行鉴别。因此,也有很多人会把人工钻石认为是“假钻石”。

  图源:Pixabay

  然而,2018年美国联邦贸易委员会(FTC)重新划分了钻石定义,把实验室培育钻石归为钻石大类;国际权威珠宝鉴定及分级机构GIA也在2019年宣布,使用“实验室培育钻石”替代“合成钻石”,这意味着钻石界重新定义了培育钻石的身份。

  一颗高品质的发丝钻从实验室培育出来,必须经过头发提碳,石墨化和生长等,通过一系列科技含量较高的技术培养出的钻石纯度达到天然钻石4C的要求,品质高于一般的人造钻石,纪念意义独特。

  但是,在制备合成钻石的过程中,由于生物碳源转化为高纯度石墨需要的温度高达1000℃以上,DNA结构早已被破坏、生物特征早已消失,成为了和天然钻石具有同样物理属性的无机矿物质材料,无法和普通合成钻石作出区分。因此, 头发做钻石的意义更多是精神的寄托。

  当今有越来越多的人正在接受合成钻石,毕竟作为装饰性的首饰,实验室培育钻石一样十分闪耀,而且与同等品质的天然钻石相比,价格更便宜。

  很多年轻人在订婚和结婚时,会选择用头发做钻戒,和爱人共同佩戴,真正实现“结发为夫妻,恩爱两不疑”。

  那么在看完本文了解合成钻石之后,你会不会选择购买合成钻戒呢?

  图源:soogif

  参考文献:

  [1]陈乾旺, 娄正松, 王强等. 人工合成金刚石研究进展[J]. 物理, 2005(03): 199-204.

  [2]张战, 张倩楠. 用人体头发制作钻石项目介绍[J]. 超硬材料工程, 2016, 28(02):54-56.

  [3]张志国. 人工合成金刚石的历史与现状[D]. 吉林大学, 2006.

  [4]人体头发合成钻石[J]. 现代班组, 2007(07):19.

  [5]邱清月. 人工“种”钻石 可否永流传[N]. 深圳商报, 2022-08-01.

  [6]贝多芬头发被制成三颗闪耀钻石 一颗估价100万美元[N]. 中国日报网——环球在线, 2007-09-20.

  [7]美国公司用杰克逊的头发制作钻石[N]. 中国青年报, 2009-07-29.

  [8]中国、印度、美国主导培育钻石市场,中国几乎垄断全球HPHT法生产[N]. 财闻网, 2022-08-24.

  作者:七叶草 浙江理工大学材料工程硕士

[ 责编:蔡琳 ]
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