Читать онлайн «Модель образования природного алмаза в аспекте его синтеза. Статья 3. Различные аспекты синтеза алмаза из графита»

УДК 549. 211 В. К. ГАРАНИН, С. В. ДИГОНСКИЙ, Г. П. КУДРЯВЦЕВА МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО АЛМАЗА В АСПЕКТЕ ЕГО СИНТЕЗА Статья 3. Некоторые особенности синтеза алмаза из графита Рассмотрены различные аспекты синтеза алмаза из графита в условиях его гидравлического сжатия, воздействия электрического разряда, лазерного луча и индукционного нагрева. Сравнительный анализ основных способов получения алмаза из графита показал спорность вопроса о барофильности природного алмаза. 1. Синтез алмаза в условиях электрического разряда Синтез алмаза в условиях гидравлического сжатия всегда происходит при мгновен- ном нагреве исходного графита до температуры процесса (1100–1200 оС), однако этот факт долгое время оставался незамеченным, а резкий подъем температуры достигался подбором соответствующей электрической мощности [11]. Усовершенствование способов синтеза ал- маза привело к тому, что ускоренный нагрев шихты в условиях гидравлического сжатия стал целенаправленным, в частности, с применением электрического разряда [13]. Автор патента [13] считает, что алмазы в метеоритах образуются вследствие их мгно- венного нагрева до температуры белого свечения при вхождении метеоритов в верхние слои атмосферы Земли и последующего быстрого охлаждения. На основании этого в [13] предла- гается способ, с помощью которого можно имитировать процесс образования алмаза в при- поверхностной части метеоритов путем воздействия на графит всестороннего высокого дав- ления и его мгновенного нагрева электрическим током, причем, согласно изобретению, для нагревания применяется кратковременный электрический разряд конденсаторов такой мощ- ности, что подлежащий кристаллизации углерод испаряется. Принципиальная схема устройства для получения алмаза по патенту [13] представле- на на рис. 1. Графитовая таблетка 1 помещается в камеру высокого давления, состоящую из внут- реннего корундового цилиндра 2, промежуточного корундового цилиндра 3, а также внеш- него стального цилиндра 4. Камера давления одевается на закрепленный на стене 7 твердо- сплавный пуансон 6, совпадающий с внутренним диаметром корундового цилиндра 3, при- чем конец пуансона 6а входит в корундовый цилиндр 2. В открытый конец корундового ци линдра 3 вводится другой твердосплавный пуансон 5, конец которого 5а входит в корундо- вый цилиндр 2. Таблетка графита подвергается сжатию давлением 10 ГПа. Батарея конден- саторов высокого напряжения 10 заряжается от генератора 11, для чего контакт 9 замыкается с контактом 12. После зарядки батареи конденсаторов замыкаются контакты 8 и 9, так что электрическая цепь батареи оказывается замкнутой на графит 1. Батарея конденсаторов под- бирается так, чтобы она воспринимала напряжение от 100 до 200 кВ и обладала энергией примерно 50 000 Дж. При разряде батареи графитовая таблетка нагревается в течение 10-6 с до температуры сублимации углерода (4100 оС). В описанном способе синтеза алмаза [13] электрический разряд применяется только для нагрева графита в условиях его гидравлического сжатия.