Astronet > Almaz

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Almaz

(tyurk. almas, ot grech. adamas - nesokrushimyi).

Allotropnaya modifikaciya ugleroda, kristallicheskaya reshetka kotoroi otnositsya k kubicheskoi singonii (sm. nizhe). Almaz stabilen pri vysokih davleniyah i metastabilen pri normal'nyh usloviyah, hotya i mozhet pri nih sushestvovat' neopredelenno dolgo. Pri nagrevanii on perehodit v grafit (temperatura perehoda sostavlyaet dlya sinteticheskih mikroporoshkov 450-500 ${}^\circ C$ , dlya kristallov razmerami ot 0,6 do 1 mm - 600-700 ${}^\circ C$ i zavisit ot sovershenstva struktury, kolichestva i haraktera primesei). Prinyato schitat', chto kristally prirodnogo almaza sgorayut v vozduhe pri temperature svyshe 850 ${}^\circ C$ , v potoke O₂ - svyshe 750 ${}^\circ C$ .

Atomy ugleroda v strukture almaza obrazuyut chetyre kovalentnye svyazi s valentnym uglom $109^\circ 28^\prime$ (napravlenie svyazei sovpadaet s osyami L₃ tetraedra). Srednee znachenie postoyannoi reshetki a=3,56688 $\pm$ 0,00009 $\AA$ (pri temperature 25 ${}^\circ C$ i davlenii 1 atm) i vozrastaet pri nagrevanii. Elementarnaya yacheika almaza obrazovana atomami, raspolozhennymi po vershinam kuba, v centre ego granei (ris. 1, atomy 1, 5, 7) i v centrah chetyreh nesmezhnyh oktantov kuba (atomy 6, 4, 2, 8). Kazhdyi atom S nahoditsya v centre tetraedra, vershinami kotorogo sluzhit chetyre blizhaishih atoma. V prirode almaz vstrechaetsya v vide otdel'nyh kristallov, srostkov, agregatov (bescvetnyh ili okrashennyh), a takzhe polikristallicheskih obrazovanii (ballas, karbonado). Fizicheskie i mehanicheskie svoistva, okraska, skul'ptura poverhnosti obuslovleny prezhde vsego defektami kristallicheskoi reshetki, nalichiem primesei i vklyuchenii, t. e. v konechnom schete usloviyami rosta kristallov.

Naibolee rasprostranennaya gipoteza genezisa prirodnyh almazov utverzhdaet ih glubinnoe (magmaticheskoe) proishozhdenie pri davleniyah svyshe 4 GPa i temperaturah bolee 1000 ${}^\circ C$ . Odnako vklyucheniya kal'cita, kvarca, barita, biotita, obnaruzhennye v almaze, stavyat pod somnenie edinstvennost' etoi gipotezy.

Teoreticheskie predposylki polucheniya almazov iskusstvennym putem byli nauchno obosnovany v konce 30-h gg. 20 v. Sinteticheskii almaz vpervye vosproizvodimo poluchen v Shvecii (1953), zatem v SShA (1954) i SSSR (1959). Naibolee rasprostranen metod sinteza almaza iz grafita pri vysokih staticheskih davleniyah. Sintez proishodit v oblasti termodinamicheskoi ustoichivosti almaza, t. e. pri davleniyah 4 -10 GPa i temperaturah 1000-2500 ${}^\circ C$ , v prisutstvii metallov, vypolnyayushih rol' rastvoritelei-katalizatorov, v techenie vremeni ot 10-15 s do 1 ch (razmery poluchaemyh monokristallov ot 0,1 do 1,5 mm po rebru oktaedra; bolee krupnye almazy - 8-10 mm - vyrashivayut na zatravku svyshe 100 ch). Po istechenii vremeni sinteza dlya predotvrasheniya obratnogo perehoda almaza v grafit temperaturu rezko snizhayut, i novaya faza fiksiruetsya. Sinteticheskie almazy obrazuyutsya takzhe pri deistvii dinamicheskogo vysokogo davleniya okolo 30 GPa i temperatury $\sim$ 3000 ${}^\circ C$ i vyshe (razmery poluchaemyh etim metodom almazov - 10-30 mkm). V metastabil'nyh dlya almaza usloviyah pri davleniyah ot neskol'kih soten GPa do neskol'kih Pa i temperaturah 600-800 ${}^\circ C$ sintez vedut iz gazovoi fazy (metan, propan, dvuokis' ugleroda i t. p.), kak pravilo na zatravku (epitaksial'noe narashivanie). Pri staticheskom davlenii bolee 11 - 13 GPa i temperature vyshe 2500 ${}^\circ C$ vozmozhno prevrashenie grafit - almaz bez vvedeniya aktiviruyushih dobavok, a takzhe poluchenie almaza iz rasplava ugleroda (ris. 2). Sinteticheskie almazy vypuskayut v vide mikroporoshkov, monokristallov, polikristallicheskih struktur (ballas, karbonado), almaznyh spekov i plastin s metallicheskoi podlozhkoi.

Pervaya klassifikaciya almazov, v osnovu kotoroi polozheno soderzhanie v nem azota, byla predlozhena v konce 30-h gg. i utochnena v konce 50-h gg. V sootvetstvii s etoi klassifikaciei bol'shinstvo almazov (~98%) otnositsya k tipu I - soderzhanie azota do 0,2%. K tipu II prinadlezhat almazy, soderzhashie ne bolee 10^-3% azota. Almazy I i II tipov podrazdelyayutsya na podgruppy. Almazy podgruppy Ia soderzhat azot v neparamagnitnoi forme, A-defekty i drugie azotsoderzhashie defekty slozhnogo stroeniya. Almazy podgruppy Ib soderzhat odinochnye zameshayushie atomy azota. Almazy podgruppy Ia prozrachny do dlin voln $\lambda$ ~320-330 mkm, 1b - v oblasti $\lambda\gt$ 500-550 mkm i imeyut maksimum poglosheniya pri $\lambda$ = 270 mkm. Almazy II tipa takzhe delyatsya na dve podgruppy: IIa (bezazotnye almazy) i IIb (almazy, soderzhashie primesi, otvetstvennye za poluprovodnikovye svoistva, v chastnosti V). Vydelyayut takzhe almazy tipa III, k kotoromu otnosyat almazy, harakterizuyushiesya nalichiem V₁-defektov. Almazy etogo tipa pogloshayut izluchenie v oblasti $\lambda$ ~225-240 mkm. Almazy I i III tipov harakterizuet pogloshenie IK-izlucheniya v oblasti $\lambda$ ~1-11 mkm.

Fizicheskie svoistva almaza svyazany s ego strukturoi i soderzhaniem primesei, kolichestvo kotoryh v prirodnyh almazah dostigaet 5%, v sinteticheskih 8-10%. V kachestve strukturnyh primesei dostoverno zafiksirovany N, V, Ni. V processe sinteza mozhno legirovat' almaz putem vvedeniya v shihtu razlichnyh dobavok. Spainost' granei almaza po (111) sovershennaya. Kriticheskoe napryazhenie skalyvaniya po (111) -10,5 $\pm$ 0,1 GPa, po (100) -13,5 $\pm$ 0,1 GPa. Predel prochnosti na szhatie kristallov sinteticheskih almazov bez vidimyh vklyuchenii 17-17,5 GPa. Almaz imeet maksimal'nuyu sredi vseh izvestnyh materialov tverdost', kotoraya prevyshaet tverdost' korunda v 150 raz. Kristall almaza anizotropen, dlya raznyh granei ego tverdost' razlichna (dlya grani (111) prirodnogo almaza - 110 - 135 GPa, dlya (100) - 56-60 GPa; dlya grani (111) sinteticheskogo almaza - 91-101 GPa, dlya (100) - 60-68 GPa].

Kristall almaza, imeyushii minimal'noe kolichestvo primesei (almaz chistoi vody), prozrachen dlya izlucheniya v vidimoi chasti spektra i vstrechaetsya redko. Chashe vsego almazy okrasheny v razlichnye cveta - ot zheltogo do serogo i chernogo. Sinteticheskie almazy obychno zelenye. Vvedenie primesei v ishodnuyu shihtu pozvolyaet izmenyat' cvet sinteticheskogo almaza.

Teploprovodnost' nekotoryh almazov pri komnatnoi temperature vyshe teploprovodnosti medi v 4 raza; srednie ee znacheniya pri 180 ${}^\circ C$ (Vt/m $\displaystyle\cdot$ K) dlya almazov tipa Ia - 800, dlya IIa - 1250, dlya IIb-1260, dlya sinteticheskih monokristallov - 660, polikristallov - 400. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie almazov tipa IIb (poluprovodnikovye) sostavlyaet 1 - 10s Om $\displaystyle\cdot$ sm, almazy drugih tipov - do 1010 Om $\displaystyle\cdot$ sm. Pokazatel' prelomleniya v predelah odnogo kristalla mozhet byt' razlichen; srednee znachenie ego dlya prirodnyh almazov 2,4165, dlya sinteticheskih almazov 2,4199 (dlya kristalla oktaedricheskoi formy). Uglovaya dispersiya dlya prirodnyh i sinteticheskih almazov odinakova - 0,063. Otrazhatel'naya sposobnost' 0,172. Kristally almaza prakticheski vsegda obladayut dvulucheprelomleniem - vsledstvie razlichnyh deformacii kristallov i osobennostei tekstury.

Kak pravilo, kristallicheskii almaz lyuminesciruet pod deistviem UF-izlucheniya, rentgenovskogo i gamma-izlucheniya, a takzhe puchkov bystryh chastic.

Almazy primenyayut v razlichnyh instrumentah dlya obrabotki cvetnyh metallov i splavov, v burovoi tehnike, kamneobrabotke, yuvelirnoi promyshlennosti. V fizike i elektronike ispol'zuyut poluprovodnikovye svoistva almaza, v apparatah vysokogo davleniya - ego tverdost' i prozrachnost'. V reshetke tipa almaza kristallizuyutsya Si, Ge, seroe olovo, a takzhe ryad soedinenii (Cu F, Be S, CuCl, ZnS - reshetka tipa cinkovoi obmanki).

"Fizicheskaya Enciklopediya"/Phys.Web.Ru
Glossarii Astronet.ru

L | R | A | B | V | G | D | E | Zh | Z | I | ' | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | Sh | E | Yu | Ya

Publikacii s klyuchevymi slovami: kristally - uglerod - almaz Publikacii so slovami: kristally - uglerod - almaz
Sm. takzhe: Neobychnye stolby sveta nad Latviei Solnechnyi stolb nad Ontario Piramidal'nye kristally l'da sozdayut galo nad Finlyandiei Galo i shestiugol'niki Raznocvetnye stolby sveta Solnechnoe galo nad Tennessi TT Lebedya: uglerodnaya zvezda Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati