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人工のダイヤモンド:合成ダイヤモンド

 現代では、工業用のダイヤモンドのほとんどは、人の手によってつくられた人工ダイヤモンド:合成ダイヤモンドです。
 ダイヤモンドは木炭や黒鉛と同じ炭素で構成されており、人工のダイヤモンドは炭素を含む化合物を原料に合成が行われ、生産されています。
 ダイヤモンドの合成法は、合成雰囲気が高圧力か低圧力かによって大きく二つに分けられます。
 ダイヤモンドの合成を高圧力状態で行う方法を高圧合成法、ダイヤモンドの合成を低圧状態で行う方法を気相合成法といいます。

高圧合成法
 ダイヤモンドと黒鉛は同じ炭素の結晶です。
 しかし、一般に性質はダイヤモンドは透明で硬い、黒鉛は黒色でやわらかいと説明されます。
 この違いは、結晶構造の違いに起因しています。
 ダイヤモンドは強固な共有結合が3次元的なネットワークをつくっているのに対して、黒鉛は2次元的なネットワークによってできたシートが、結合力の小さな分子間力によってつながっています。
この違いが、ダイヤモンドと黒鉛の性質の違いをもたらします。
 高圧合成法は、高温と高圧力を用いて黒鉛の結晶構造をダイヤモンドの結晶構造に組み替えることで、黒鉛からダイヤモンドを合成します。また、小さなダイヤモンドを原料に用いて大きなダイヤモンドを得る方法もあります。


気相合成法

 炭素原子を含む固体または液体を蒸発や昇華の方法により気体にしたり、炭素原子を含む化合物気体を原料に用います。
 そしてそのガスを、熱やプラズマで分解させて、炭素のみを基板上に堆積させることで、ダイヤモンドを得る方法です。


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