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“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.
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[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
