В каких областях происходит применение алмаза?

Оглавление:

Применение алмаза имеет более чем двухвековую историю. Почти до середины XX века алмазы были исключительно ювелирным материалом. Но чтобы придать ему ту или иную грань (огранить алмаз), нужно использовать другой алмаз, так как никакой другой материал не может обработать этот прочный минерал. Чтобы раскрыть весь потенциал минерала, химики и физики провели ряд опытов и выяснили его свойства, а также те предельные параметры, которые способствуют применению алмаза в разных сферах деятельности.

Обработанный алмаз

Свойства алмаза

Любой алмаз - аллотропная модификация углерода, который, кстати, представлен и в графите простого карандаша. Потому при повышенных температурах любой алмаз запросто переходит в графит. По шкале твердости Мооса минерал имеет 10 баллов из 10 возможных. Плотность его составляет 3.4 - 3.5 г/см . Теплопроводность его крайне высока и составляет до 2300 Вт (мК).

Минерал имеет очень низкий коэффициент трения по металлу (около 0.1), что обусловлено наличием на его поверхности тончайшей пленки адсорбированного газа. При ее отсутствии коэффициент трения возрастает в 5 раз. Две важнейшие характеристики - самый низкий коэффициент сжатия и самый высокий модуль упругости.

Алмазная шахтаПлавится алмаз при давлении в 11 ГПа и температуре 4000° C. На воздухе он горит при температуре от 800 до 1000° C, а при участии чистого кислорода горит, словно чистый пропан, голубым пламенем и полностью сгорает, высвобождаясь в виде углекислого газа.

Если нагревать минерал без доступа воздуха при температуре 2000° C, то он быстро превращается в графит и разрушается на части с хлопком. Примечательно, что при температуре свыше 2000° С термодинамика минерала принимает аномальный характер.

В силу своих «экстремальных» свойств алмаз используется в современной индустрии производства и обработки.

Применение алмаза

В строительстве использование алмазов оправдано спецификой сложных конструкций из бетона и стали. Алмазное сверление, резка, демонтаж, вне зависимости от материала работы, позволяют добиться результата без образования губительных микротрещин. Сверла, пилы огромных диаметров участвуют в распилке бетона, перемолке щебня и даже в резке по граниту и мрамору.

Используется минерал в точном приборостроении и тяжелом машиностроении. Обточка металла - это также прерогатива алмаза.

Крайне высокая износостойкость, помноженная на неограниченный доступ к искусственным и промышленным алмазам, позволяет проектировать и строить буквально все (от точных инструментов хирурга вплоть до космических носителей).

Области применения алмазов

Рисунок 1. Области применения алмазов.

К примеру, только в России сегодня выпускается более 1200 наименований инструментов, в которых используется алмаз (рис. 1, области применения алмазов). Сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы по металлу и пила по металлу и камню - везде активно используются алмазы (преимущественно промышленные, то есть синтетические).

Без данного минерала невозможны прокладка кабелей и строительство туннелей. Там, где нельзя вести взрывные работы, используется проходческий комбайн, вооруженный огромным диском, усыпанным лезвиями с тонким напылением алмазной крошки.

Алмаз применяется и в медицине, где толщина лезвия скальпеля имеет решающее значение. Уменьшая ширину разреза и оставаясь острым длительное время, алмазный скальпель является основным инструментом современного хирурга. Отдельного упоминания заслуживают перспективные разработки вроде медицинского лазера на кристаллах, где минерал будет выступать активным проводником.

В телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю. Конечно, размеры его при этом крайне малы, однако свойства его успешно преодолевают большие перепады температур и самые большие скачки напряжения. Особенно критически важно его применение наряду с рубином в сверхчувствительных фотоэлементах, оптике, которая стоит на службе астрономов.

В химии и физике алмаз используется, прежде всего, в качестве защитного элемента. Агрессивная химическая среда, которая может повредить стекло (плавиковая кислота), а также научные эксперименты в областях квантовой физики, оптики, лазерных технологий, исследования космоса, в которых недопустимы погрешности, требует активного применения алмазов.

Использование данного минерала очень активно в деле добычи полезных ископаемых. Угольный забой, добыча нефти и газа - везде, где есть необходимость сверлить, прокладывать трубы и сталкиваться с очень твердыми образованиями в почве (каменный пласт, известняк), одной закаленной сталью не обойтись.

Какие алмазы применяются в производстве?

Для использования в производстве не всякий алмаз годится. Ювелирные камни стоят баснословных денег и добываются в нескольких местах по всей планете, что совершенно невыгодно и неоправданно в массовой промышленности. Здесь выручают синтетические элементы. Начиная с 1953 года более 97% всех алмазов, используемых в промышленности, выращены искусственно. В настоящее время известны 3 метода получения данного минерала:

  1. CVD - chemical vapor deposition, или же химическое осаждение из пара.
  2. HPHT - high pressure high temperature, или же при участии высоких температур и давления.
  3. Синтез с подрывом, имитирующий условия, наиболее близкие к природным (происходит подрыв взрывчатки, содержащей углерод).

Таким образом, мировая промышленность полностью покрывает свои потребности в алмазах и неустанно радует человечество новыми технологическими достижениями.

Table of contents:

The use of diamond is more than two centuries. Almost until the middle of the XX century, diamonds were only jewelry material. But to give it one or the other face (faceted diamond), you need to use another diamond since no other material can not handle this durable mineral. To unleash the full potential of the mineral, chemistry and physics conducted a series of experiments and found its properties, as well as those limiting parameters that contribute to the use of diamond in different spheres of activity.

treated diamond

The properties of diamond

Any diamond - allotropic modification of carbon, which, by the way, is presented in a simple graphite pencil. Because at high temperatures easily enters any diamond to graphite. On the Mohs scale of hardness minerals is 10 points out of 10 possible. its density is 3.4 - 3.5 g / cm . Thermal conductivity is very high and it is up to 2300 W (mK).

The mineral has a very low coefficient of friction on metal (about 0.1), due to the presence on the surface of thin film adsorbed gas. In its absence, the friction coefficient increases by 5 times. The two most important features - the lowest compression ratio and the highest modulus of elasticity.

Diamond mineDiamond melts at 11 GPa pressure and a temperature of 4000 ? C. In air, it burns at a temperature of from 800 to 1000 ? C, while the participation of pure oxygen is burning like the pure propane, the blue flame and burns completely, releasing in the form of carbon dioxide.

If mineral heated without access of air at 2000 ? C, it quickly turns into a graphite and collapses into pieces with cotton. It is noteworthy that at temperatures above 2000 ? C takes thermodynamics mineral anomalous.

Because of their "extreme" properties of the diamond used in the modern industry production and processing.

The use of diamond

In construction the use of diamonds justified specificity of complex constructions made of concrete and steel. Diamond drilling, cutting, dismantling, regardless of the work material, can achieve results without the formation of destructive cracks. Drills, saws huge diameters involved in concrete sawing, peremolke rubble and even cutting for granite and marble.

Used mineral in precise instrument, and heavy machinery. metal lathe - it is also the prerogative of the diamond.

Extremely high wear resistance, multiplied by the unrestricted access to the artificial and industrial diamonds, allows you to design and build just about anything (from the surgeon's precision tools up to space vehicles).

Areas of application of diamond

Figure 1. Applications diamonds.

For example, only in Russia today produced more than 1200 kinds of tools, in which a diamond is used (Fig. 1, a diamond application). Drill bits, grinding wheels, glass cutters, metal shears and saws for metal and stone - all diamonds are actively used (mainly industrial, ie synthetic).

Without this mineral is not possible laying of cables and construction of tunnels. Where it is impossible to conduct blasting operations used roadheader, armed with a huge plate strewn with blades coated with a thin diamond grit.

Diamond is used in medicine, wherein the thickness of the scalpel blade is critical. By reducing the width of the cut and leave the island for a long time, the diamond knife is the basic tool of modern surgery. Special mention deserve the promising developments such as medical laser crystals, where the mineral will play an active conductor.

In telecommunications and electronics, the diamond used for the passage of signals of different frequencies over a single cable. Of course, the size of it at the same time is extremely small, but its properties successfully overcome the large temperature differences and the biggest surges. Especially critical of its application along with a ruby in the ultra-sensitive solar cells, optics, which stands in the service of astronomers.

In Chemistry and Physics diamond is used primarily as a protective element. Aggressive chemical environment, which can damage the glass (hydrofluoric acid), as well as scientific experiments in the areas of quantum physics, optics, laser technology, space exploration, in which unacceptable error, requires the active use of diamonds.

The use of this mineral is very active in mining. The coal face, oil and gas production - wherever there is a need to drill, lay pipes and face the very hard formations in the soil (stone formation, limestone), a hardened steel is indispensable.

What are the diamonds used in the production?

For use in the production of not just the diamond fit. Jewelry stones are fabulous money and mined in a few places on the planet that completely unprofitable and unreasonable in the media industry. Here rescue synthetic elements. Since 1953, more than 97% of all diamonds used in industry, are grown artificially. At present there are three methods of obtaining this mineral:

  1. CVD - chemical vapor deposition, or chemical vapor deposition.
  2. HPHT - high pressure high temperature, or with the participation of high temperatures and pressures.
  3. Synthesis with the erosion of simulating the conditions closest to the natural (derived explosives detonation, containing carbon).

Thus, the global industry is fully covers your needs in diamonds and relentlessly happy mankind new technological advances.

Зміст:

Застосування алмазу має більш ніж двохсотлітню історію. Майже до середини XX століття алмази були виключно ювелірним матеріалом. Але щоб надати йому ту чи іншу грань (огранувати алмаз), потрібно використовувати інший алмаз, так як жоден інший матеріал не може обробити цей міцний мінерал. Щоб розкрити весь потенціал мінералу, хіміки та фізики провели ряд дослідів і з'ясували його властивості, а також ті граничні параметри, які сприяють застосуванню алмазу в різних сферах діяльності.

оброблений алмаз

властивості алмаза

Будь-алмаз - аллотропная модифікація вуглецю, який, до речі, представлений і в графіті простого олівця. Тому при підвищених температурах будь-алмаз запросто переходить в графіт. За шкалою твердості Мооса мінерал має 10 балів з 10 можливих. Щільність його становить 3.4 - 3.5 г / см . Теплопровідність його вкрай висока і становить до 2300 Вт (мК).

Мінерал має дуже низький коефіцієнт тертя по металу (близько 0.1), що обумовлено наявністю на його поверхні найтоншої плівки адсорбованого газу. При її відсутності коефіцієнт тертя зростає в 5 разів. Дві найважливіші характеристики - найнижчий коефіцієнт стиснення і найвищий модуль пружності.

Алмазна шахтаПлавиться алмаз при тиску в 11 ГПа і температурі 4000 ° C. На повітрі він горить при температурі від 800 до 1000 ° C, а за участю чистого кисню горить, немов чистий пропан, блакитним полум'ям і повністю згорає, вивільняючи у вигляді вуглекислого газу.

Якщо нагрівати мінерал без доступу повітря при температурі 2000 ° C, то він швидко перетворюється на графіт і руйнується на частини з бавовною. Примітно, що при температурі понад 2000 ° С термодинаміка мінералу приймає аномальний характер.

В силу своїх «екстремальних» властивостей алмаз використовується в сучасній індустрії виробництва і обробки.

застосування алмазу

У будівництві використання алмазів виправдано специфікою складних конструкцій з бетону і сталі. Алмазне свердління, різання, демонтаж, незалежно від матеріалу роботи, дозволяють домогтися результату без освіти згубних мікротріщин. Свердла, пили величезних діаметрів беруть участь в розпилюванні бетону, перемолкі щебеню і навіть в різанні для каменю.

Використовується мінерал в точному приладобудуванні і важкому машинобудуванні. Облицювання металу - це також прерогатива алмазу.

Вкрай висока зносостійкість, помножена на необмежений доступ до штучних і промисловим алмазів, дозволяє проектувати і будувати буквально все (від точних інструментів хірурга аж до космічних носіїв).

Області застосування алмазів

Малюнок 1. Області застосування алмазів.

Наприклад, тільки в Росії сьогодні випускається понад 1200 найменувань інструментів, в яких використовується алмаз (рис. 1, області застосування алмазів). Свердла, фрези, шліфувальні круги, склорізи, ножиці по металу і пила по металу і каменю - всюди активно використовуються алмази (переважно промислові, тобто синтетичні).

Без цього мінералу неможливі прокладка кабелів і будівництво тунелів. Там, де не можна вести вибухові роботи, використовується прохідницький комбайн, озброєний величезним диском, усипаним лезами з тонким напиленням алмазної крихти.

Алмаз застосовується і в медицині, де товщина леза скальпеля має вирішальне значення. Зменшуючи ширину розрізу і залишаючись гострим тривалий час, алмазний скальпель є основним інструментом сучасного хірурга. Окремої згадки заслуговують перспективні розробки на кшталт медичного лазера на кристалах, де мінерал буде виступати активним провідником.

В телекомунікації та електроніці алмаз використовують для проходження сигналів різних частот по одному кабелю. Звичайно, розміри його при цьому вкрай малі, проте властивості його успішно долають великі перепади температур і найбільші скачки напруги. Особливо критично важливо його застосування поряд з рубіном в надчутливих фотоелементах, оптиці, яка стоїть на службі астрономів.

У хімії і фізики алмаз використовується, перш за все, в якості захисного елемента. Агресивна хімічна середовище, яке може пошкодити скло (плавикова кислота), а також наукові експерименти в областях квантової фізики, оптики, лазерних технологій, дослідження космосу, в яких неприпустимі похибки, вимагає активного застосування алмазів.

Використання даного мінералу дуже активно в справі видобутку корисних копалин. Вугільний вибій, видобуток нафти і газу - всюди, де є необхідність свердлити, прокладати труби і стикатися з дуже твердими утвореннями в грунті (кам'яний пласт, вапняк), однієї загартованої сталлю не обійтися.

Які алмази застосовуються у виробництві?

Для використання у виробництві не всякий алмаз годиться. Ювелірні камені коштують надзвичайних грошей і видобуваються в декількох місцях по всій планеті, що абсолютно невигідно і невиправдано в масової промисловості. Тут виручають синтетичні елементи. Починаючи з 1953 року більше 97% всіх алмазів, що використовуються в промисловості, вирощені штучно. В даний час відомі 3 методу отримання даного мінералу:

  1. CVD - chemical vapor deposition, або ж хімічне осадження з пари.
  2. HPHT - high pressure high temperature, або ж за участю високих температур і тиску.
  3. Синтез з підривом, що імітує умови, найбільш близькі до природних (відбувається підрив вибухівки, що містить вуглець).

Таким чином, світова промисловість повністю покриває свої потреби в алмазах і невпинно радує людство новими технологічними досягненнями.


» » » В каких областях происходит применение алмаза?