Yapay elmas nasıl yapılır?
CVD yöntemi HPHT yönteminden oldukça değişik bir süreçtir. Çok yüksek ısılar kullanılarak elmas elde edilir. 900 C derenin üstündeki ...
Doğal elmas saf karbon ve grafitten oluşan doğal yaştır. Milyonlarca sene süren jeolojik süreçler nihayetinde toprağın derinliklerindeki karbon atomlarının, tepkimeye girerek zaman içinde kristalize olması ile elmaslar oluşmuştur. Bu oluşum için gereken olan ısı 1000 derece ve basınç ise 40.000 bardan fazladır.
CVD yöntemi (Chemical Vapor Deposition ) - Kimyasal Buharda Biriktirme
CVD yöntemi HPHT yönteminden oldukça değişik bir süreçtir. Çok yüksek ısılar kullanılarak elmas elde edilir. 900 C derenin üstündeki sıcaklıklarda oluşan plazmadan karbonların ayrıştırılması yöntemine dayanır. Elmas tohumlarının üstüne, karbon bazlı metan gibi gazlar eklenmektedir ve yüksek sıcaklıklarda karbon atomunun serbest kalması sağlanmaktadır. Plazmadan elmas tohumlarının üstüne çökerek biriken karbon kristalleri ile elmas büyür ve oranla kahverengi- siyah renkli elmaslar elde edilir. Yüksek basınç ve ısı yöntemi (HPHT) kullanılarak kahverengi ve siyah tonlarda üretilen elmasların beyaza dönüştürme işlemi sağlanmaktadır
HPHT (High Pressure High Temperature ) - Yüksek basınç- yüksek sıcaklık yöntemi
HPHT makineleri, en basit haliyle elmasların büyüme hücresidir. Bu hücrelerde elmas tohumlarının büyümesi için gereken bütün unsurları ve malzemeler bulunmaktadır. Bu ortam çok küçük elmas tohumu, yüksek miktarda rafine edilmiş ve saflaştırılmış grafit (C) ve elmasın büyümesini kolaylaştıran karma metal ve tozlarından oluşan bir katalizör içermektedir. 1.300 santigrat derecenin üstünde ısıtılan ve 50.000'den fazla atmosferleri basıncına maruz kalan hücre, erimiş bir metal solüsyona dönüşür. İdeal yapıya ulaştıktan sonra grafit çözeltiye karıştırılır. Günler boyunca süren kontrollü bir soğutma prosesi ile, karbon kristalleri elmas tohumun üstüne kurulur. Elmas, normal büyüme prosesi parametrelerine bağlı olarak, oktahedron veyahut heksa-küp biçiminde büyür.
Doğal elmas gibi yapay elmaslar da karbondan yüksek ısı ve basınç ile kristalleşmesi nihayetinde elde edilir. Aralarındaki fark yapay elmasın insan eliyle, doğal elmasın ise doğal koşullarda zaman içinde oluşmasından kaynaklanır. Yapay ve doğal elmasın sertliği ve ısıyı iletmesi arasında bir fark yoktur. Taşlar arasındaki değişiklik ama özel mineral laboratuvarlarında ve özel cihazlarla yapılmış olan işlemler sonra anlaşılabilir.
Yapay elmasların ilk üretimi ise 1955 senesine dayanır. General Electric’in ürettiği ilk yapay elmaslar 1 mm kalınlığındadır. Doğal elmas ile neredeyse benzer fiziki, kimyevi ve optik özelliklere sahip olan ve başta sanayi olmak üzere bu günlerde türlü sektörlerde kullanılan yapay elmaslar, laboratuvar şartlarında özellikle üretilir ve üretim prosesi son derece maliyetlidir.
Sanayi tipi yapay elmas üretiminde başlıca iki yöntem kullanılmaktadır. Bun yöntemlerden en fazla kullanılanı, dünyanın manto tabakasındaki yüksek ısı ve basınç ortamının taklit edilmesine uygulanan HPHT yöntemidir. Diğer metod ise basıncın olmadığı yüksek ısının kullanılmış olduğu CVD yöntemidir.