실험실 다이아몬드는 다이아몬드 형성에 필요한 조건을 시뮬레이션하는 특수 기계를 사용하여 만들어집니다.
실험실 다이아몬드 생산에는 크게 두 가지 방법이 사용됩니다: 고압고온(HPHT)과 화학기상증착(CVD)이 그것입니다.
각 방법은 다이아몬드 합성에 필요한 극한의 조건을 달성하기 위해 특정 기계를 사용합니다.
고압고온(HPHT) 방법
HPHT 방식은 천연 다이아몬드가 형성되는 지구 깊은 곳의 조건을 모방한 방식입니다.
이 공정에는 극한의 압력과 온도를 생성할 수 있는 기계가 필요합니다.
일반적으로 두 가지 유형의 기계가 HPHT 방식에 사용됩니다:
1. 큐빅 프레스
큐빅 프레스는 구조 전체에 위치한 피스톤을 사용하여 높은 온도와 압력을 생성합니다.
피스톤은 여러 방향에서 압력을 공급하여 섭씨 1300~1600도의 온도에서 평방인치당 870,000파운드 이상의 압력으로 탄소 소재를 효과적으로 분쇄합니다.
2. 벨트 프레스
벨트 프레스는 서로 반대 방향으로 동일한 압력을 가하는 두 개의 강력한 피스톤을 사용하여 고압을 생성합니다.
이 설정은 다이아몬드 형성에 중요한 균일한 압력 분포를 보장합니다.
HPHT 공정에서는 고도로 정제된 흑연과 금속 및 분말이 포함된 촉매 혼합물에 작은 다이아몬드 씨앗을 넣습니다.
기계가 작동하면 촉매 혼합물이 녹으면서 흑연이 녹아 다이아몬드 씨앗 위에 층을 형성합니다.
냉각 후 합성 다이아몬드가 형성됩니다.
화학 기상 증착(CVD) 방법
CVD 방법은 일반적으로 메탄과 수소와 같은 가스로 채워진 챔버에 작은 다이아몬드 씨앗을 넣는 방식입니다.
가스를 고온으로 가열하면 탄소 원자가 가스에서 떨어져 나와 다이아몬드 시드에 침착됩니다.
이 과정을 통해 탄소 층이 쌓여 다이아몬드가 서서히 성장합니다.
CVD 공정은 일반적으로 정사각형 모양의 다이아몬드 결정을 생성합니다.
HPHT와 CVD 방식 모두 실험실에서 성장한 다이아몬드의 품질과 무결성을 보장하기 위해 온도와 압력에 대한 정밀한 제어가 필요합니다.
이러한 방법은 채굴된 다이아몬드에 대한 지속 가능하고 윤리적인 대안을 제공함으로써 다이아몬드 산업에 혁신을 가져왔습니다.
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