실험실 다이아몬드는 두 가지 주요 기술을 사용하여 제작됩니다: 고압고온(HPHT)과 화학기상증착(CVD)입니다. 각 방법은 특수 장비를 사용하여 다이아몬드가 형성되는 자연 조건을 시뮬레이션합니다.
고압 고온(HPHT) 방법
이 방법은 극한의 압력과 온도를 발생시킬 수 있는 대형 기계를 사용합니다. 이 기계는 평방인치당 870,000파운드가 넘는 압력과 섭씨 1300~1600도의 온도를 처리하도록 설계되었습니다.
1. 큐빅 프레스
큐빅 프레스는 기계 전체에 위치한 피스톤을 사용하여 다양한 방향에서 높은 온도와 압력을 생성합니다.
2. 벨트 프레스
벨트 프레스는 서로 반대 방향으로 동일한 압력을 가하는 두 개의 강력한 피스톤을 사용하여 고압을 생성합니다. 이 공정은 작은 다이아몬드 씨앗과 고도로 정제된 흑연으로 시작됩니다. 기계가 작동하면 금속과 분말이 포함된 촉매 혼합물이 높은 압력과 온도로 인해 용융된 형태로 변합니다. 이 용융된 혼합물은 정제된 흑연을 녹여 다이아몬드 씨앗 위에 층을 형성합니다. 냉각 후 HPHT 합성 다이아몬드가 형성됩니다.
화학 기상 증착(CVD) 방법
CVD 방식에서는 작은 챔버를 사용하여 다이아몬드를 성장시킵니다. 챔버에는 "시드 결정"이 포함되어 있으며 일반적으로 탄소가 풍부한 가스로 채워져 있습니다. 가스는 섭씨 약 800도까지 가열됩니다. 이러한 조건에서 가스는 탄소 원자를 종자 결정에 층층이 쌓기 시작하여 다이아몬드가 정사각형 모양의 결정 형태로 성장하게 됩니다.
두 방법 모두 실험실 환경에서 다이아몬드를 성공적으로 성장시키려면 압력, 온도 및 화학적 환경을 정밀하게 제어해야 합니다. 각 방법에 사용되는 장비는 다이아몬드가 자연적으로 형성되는 지구 깊은 곳에서 일어나는 자연적인 과정을 모방하도록 특별히 설계되었습니다.
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