钻石在高科技领域中的应用

钻石的性质

钻石为碳的同素异形体，石墨也是由碳所构成，不同的是钻石属立方晶系，石墨属六方晶系。钻石的比重为3.52，石墨为2.25。钻石莫氏（Mohs）硬度 为10，刚玉为9，但钻石比刚玉的硬度大1度并不足以显示钻石的高硬度，耐磨测试结果知道，钻石比刚玉要硬140倍，比硬度为7的石英要硬1,000倍以 上。钻石单晶的硬度依结晶面而异，以八面体的面最硬，立方体的面硬度最低，八面体面也是钻石最易裂开的面。

钻石比其它的矿物和玻璃更易透过X光。有些钻石能在紫外线下发出荧光。钻石是热的良导体，也是电的半导体，能应用于电子零件，例如热能电阻（thermister）。

钻石的折射率极高，对红光为2.402（波长7,628?之光），紫光为2.465（波长为3,969?之光），故散射度为0.063。如以黄色钠光为标 准测试折射率，则为2.417。全反射临界角为24.5°。因为这些光学性质，钻石经适当切割研磨后，能显示出夺目的光彩。

首饰用的钻石多为结晶相当均匀的单晶，透明无色或红、浅红、橙、黄、绿、蓝、紫、棕和黑等色。一种颜色较杂，而且内部聚集着不规则多晶体的钻石称为 bort，硬度高不易碎裂，常用在研磨剂、岩石钻头、抽丝模等工业用途上。另有一种呈灰色由极多微小晶体构成的钻石叫作黑金刚石（carbonado）， 比单晶钻石韧性高，很适合用来钻切岩石，价格甚至比宝石级钻石更贵。

钻石市场

全球钻石产量以南非和苏俄为首，其它非洲国家如那密比亚（Namibia）、扎伊尔、罗德西亚、印度、巴西以及美国北部也有少量生产。巴西的钻石矿发现于1725年，南非则在1867年才发现钻石。

目前自由世界的钻石市场全部由南非戴比尔斯（De Beers）公司所操纵。它控制钻石的生产、制定价格并执行它的钻石贸易条例，谁也不敢违反。戴比尔斯尚经营其它事业，它属下的各公司都听命于「中央贩卖 组织」（Central Selling Organization，简称CSO）。五十年来该公司对稳定钻石价格立下不少功劳，但最近三年该公司经营失利；在「财星」杂志的世界最大公司排行榜 上，已由第169位降至339位。1980年钻石价格达到最高峰，戴比尔斯出售的钻石价值达二十八亿美元，其中十一亿为营利。1981年营业额降至一半， 利润也降低了34％。目前库存钻石价值十四亿美元。在庆伯利（Kimberley）和（Lesotho）的钻石矿都已关闭，庆伯利是一百多年前南非发现钻 石的小镇。

历史上很多人研究钻石的制造，但都没有确定性的成功。1951年美国奇异公司在纽约州斯克奈塔第（Schenectady）的研究发展中心，成立人造钻石 研究小组。1954年，赫尔（H.T.Hall）成功地制造出第一颗人造钻石，所用高压设备在200,000巴（bars, 即3,000,000 psi）的压力和5,000℃的高温下稳定地维持数小时。1957年，奇异公司开始生产商业化小粒钻石。他们的生产技术直至1960年才公开发表。 1957年奇异公司宣布立方系氮化硼研究成功，商业名称波拉松（borazon），它是硬度仅次于钻石的材料。1970年奇异公司宣布合成宝石级钻石成 功，有透明体和各种彩色产品，最大颗粒为一克拉。

现今世界上有许多国家都利用高压生长法，从石墨制造人造钻石。据估计，工业上研磨用钻石约有三分之二来自人造钻石。以美国来说，奇异公司设在俄亥俄州的工厂生产量约100百万克拉（合20,000公斤），约为自由世界产量的一半。这种钻石一克拉的价格约为数美元。

世界上生产量居于次位的厂商便是戴比尔斯集团，他们向奇异公司购买人造钻石专利权，在南非和欧洲设厂制造。设在日本东京附近的Tomei钻石公司也生产人 造钻石。苏俄方面，在莫斯科有钻石的研究室，工厂则设在Poltowa、Yerevan和基辅。新近美国又有一家公司加入生产行列，即是位于密执安州安那 堡（Ann Arbor）的怀狄曼国际公司（ValdiamantInternational Division），在安那堡和芬兰的雷兰（Lemland）设厂。此外尚有美国联合合成公司（U.S. Synthetics Corp.）也生产人造钻石。

戴比尔斯也制造和出售立方系氮化硼刀具，其商业名称为amborite，也就是奇异公司波拉松的材料。六角方氮化硼和石墨一样硬度颇低，必须在高温、高压 下使其转化（正方系晶体，则硬度仅略逊于钻石。天然或人造钻石的粉末，应用粉末冶金方法，可以在高温、高压下烧结为块体，成为复晶体材料，作为工具用途比 单晶钻石优秀。因为单晶钻石的性质具方向性，硬度依晶轴方向之不同而变，且极易依解理方向断裂，复晶材料则无此弊。正方系氮化硼材料也是以粉末冶金方法做 成复晶材料，以刀片嵌镶于刀柄上作刀具使用。

结语：通过这门课的学习使我对这个集权力、宝贵、地位、成就和安祥于一身的“宝石之王”有了更近的接触，钻石自古就是爱情、永 恒、纯洁和忠实、勇敢、坚贞的象征。这些不同的形象交织着 宗教神话、古老的科学臆测、淘钻者的传说及商人的杜撰等等。虽然错综复杂，但却不抵触。这些形象都是为热爱钻石，不惜为之争斗，甚至为之死亡的人塑造的。在历史上，钻石的璀璨及光芒，曾照亮情人的眼睛，变成杀人的利刃；它曾是征服者的火炬，是下台暴君的惨淡的烛台。

当然在像臧老师和我们这些所谓的理论研究者来说，钻石的美不仅仅停留在外在的晶莹剔透、璀璨耀眼，更多的是它那万物莫敌的固有性质如：金刚石是由单一的碳（C）元素在特殊环境下结晶而成的晶体矿物，也是唯一由单元素组成的宝石产物。宝石级金刚石（即钻石）不仅硬度大（摩氏硬度10级），具有极高的抗磨能力和化学稳定性；光泽强，加工后不易磨损，能持久地闪耀金刚光泽；而且因其折光率大（2．42）、色散强（0．044，在天然无色宝石中是最强的），当钻石被琢磨成几十个小面后，射入钻石的白光，在折射过程中被分散成单色光，显出七色霓虹般光彩，呈现光辉灿烂和晶莹似火的光学效应，这种强烈的色散现象，是钻石最珍贵的特征，是任何其他宝、玉石所望尘莫及的。所以，它被誉为"宝石之王"。

除了这些之外，老师在课堂上提到的一些我们这些社会和知识的雏形，在现在的大学生活中、以及对未来的规划和为人处事方面应当注意的一些问题，使我受益非浅，这些对我们来说将是一份宝贵的财富。