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第87章 人造金刚石的诞生

金刚石作为一种稀有的贵重物品,自古以来就是财富的重要象征。金刚石具有独一无二的特性:它是自然界中最硬的一种矿石,从而使它具有广泛的社会用途。可是,金刚石的矿藏量却极少,远远满足不了社会对它的巨大需求。1893年,法国科学院宣布了一条振奋人心的消息:法国化学家莫瓦桑研制出了人造金刚石!片刻间,这一爆炸性的特大喜讯传遍全法国,传遍全世界。

莫瓦桑发明人造金刚石是十分偶然的。

有一次,莫瓦桑准备进行一项化学实验,需要用一种镶有金刚石的特殊器具。这种器具非常昂贵,因此实验室里的助手们倍加爱护。

早上,莫瓦桑来到实验室,做好实验前的准备工作。这时,各项仪器都准备好了,却找不到那镶有金刚石的昂贵器具。奇怪,怎么会突然不见了呢?

助手突然惊叫起来:“啊?门好像被撬过了!莫非有小偷光顾?”原来,小偷是看上那昂贵的金刚石了。

这桩意外使莫瓦桑萌生了一个念头:“天然金刚石如此稀少而昂贵,如果能人工制造金刚石,该有多好!”可这谈何容易!

作为化学家,莫瓦桑心里最清楚:“点石成金”这不过是美好的神话。要想制造金刚石首先要弄清楚金刚石的主要成分,并了解它是怎样形成的。

翻阅了许多资料这后,莫瓦桑了解到,金刚石的主要成分是碳。至于它是如何形成的,在这方面研究的成果很少,只有德布雷曾提出金刚石是在高温高压下形成的。

紧接着莫瓦桑想到,要人工制造金刚石,得有可供加工的原材料。选什么材料才合适呢?还从未有人做过这方面的尝试,看来,一切要靠自己摸索了。

有一回,有机化学家和矿物学家查理·弗里德尔在法国科学院作了一个关于陨石研究的报告,莫瓦桑也参加了。

在报告中,查理·弗里德尔说:“陨石实际上是大铁块,它里面含有极少量的金刚石晶体。”

听到这儿,莫瓦桑猛地想到:石墨矿中也常混有极微量的金刚石晶体,那么,在陨石和石墨矿的形成过程中,是否可以产生金刚石晶体呢?

想到这里,莫瓦桑头脑中出现了制取人造金刚石的设想。他对助手们说:金刚石的主要成分是碳。陨石里含有微量金刚石,而陨石的主要成分是铁。我们的实验计划是:把程序倒过去,把铁熔化,加进碳,使碳处在高温高压状态下,看能不能生成金刚石。

历史上第一次人工制取金刚石的实验开始了。没有先例,没有经验,更没有别人的指点,一切都像在黑暗中探路一样。第一次失败了,认真总结经验,找出问题的症结所在,第二次再来……经过无数次的反复探索,莫瓦桑的实验室里终于爆发出一阵激动的欢呼声,大家紧紧地拥抱在一起:成功了!人造金刚石诞生了。

但是,人造金刚石不仅颗粒小,而且色泽深暗。那时有一颗最大的接近无色的小晶体,其直径还不足1毫米。可是人们却把它作为最贵重的珍宝收藏在罗浮宫里,并命名为“摄政王”,使它跟宫里的那颗世界上最大的金刚石——库林南相媲美。

直到20世纪50年代中期,化学家本迪等用镍等金属为催化剂,使用2000℃和7万个大气压下的设备,才使石墨转化为金刚石的试制成功。美国电气公司、瑞典通用电气公司投入工业生产。此后,美国通用电气公司应用晶种的触媒法,以金刚石粉为碳源溶解于熔融金属铁镍之中,借助反应室中适当的温度梯度,把碳输送到高压釜反应室中温度较低处的金刚石晶种上,并在晶种上沉积出晶层。这种方法在大约6万大气压和1500℃温度下,几天之内就长出0.2克左右的宝石级优质人造金刚石。在19世纪70年代,有采用爆炸法生产金刚石。这种方法是利用TNT和黑索金等炸药引爆后产生强烈的冲击波和在几微秒的瞬间产生的几十万大气压及高温使石墨转化为金刚石。此外还有气相法、液向外延生长法、气相固相外延生长法、常压高温生产金刚石的。由于天然金刚石不能满足工矿业的需要,人造金刚石的世界年产量逐年都在增长。据统计,1967年为2.4吨,1968年为4.4吨,1969年已达到6.0吨。

人类的智慧总是无穷无尽的,它往往带给我们很多惊喜和收获,人造金刚石的产生就是人类智慧的惊喜之作。它的出现再一次证明了人类智慧的力量。

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