人造金剛石的故事
Writer:admin???Source:???Timer:2017-02-13
金剛石是自然界最硬的一種礦石。晶瑩美麗的金剛石經(jīng)過人們琢磨之后,便成了鉆石,被人譽(yù)為寶石之王,常常作為貴重的裝飾品。金剛石除美麗外,還能派許多用場(chǎng),例如做劃玻璃的刀、牙科醫(yī)生做手術(shù)用的鉆頭、唱機(jī)上的針尖,但是天然的金剛石埋藏在地底下,而且在地球上的數(shù)量很少,成了稀有的貴重物質(zhì),根本就滿足不了人們對(duì)它的需求。
19 世紀(jì)90 年代,法國(guó)化學(xué)家莫瓦桑萌生了人工制造金剛石的念頭。他想,要是金剛石能從工廠中源源不斷地生產(chǎn),那該多好!莫瓦桑是一位發(fā)明家,1886 年他首先制得單質(zhì)氟,1892 年發(fā)明高溫電爐,這些成就曾轟動(dòng)了整個(gè)化學(xué)界,但是要制造金剛石,卻不是一件容易的事情。
有一天,有機(jī)化學(xué)家和礦物學(xué)家查理·弗里德爾在法國(guó)科學(xué)院作了一個(gè)有關(guān)隕石研究的報(bào)告,莫瓦桑去參加了。聽著聽著,莫瓦桑被報(bào)告人的一段話吸引住了:“隕石是一個(gè)大的鐵塊,在鐵塊里混有極微小的金剛石晶體。”他馬上聯(lián)想到石墨礦里也常混有極微量的金剛石晶體。這兩個(gè)例子正好說明隕石和石墨礦在形成的過程中有可能產(chǎn)生金剛石晶體,能否將其中微量的金剛石取出來呢?
為了給自己的設(shè)想找到理論根據(jù),莫瓦桑翻閱了許多文獻(xiàn)資料,從資料中他了解到拉瓦錫曾作過燃燒金剛石的試驗(yàn),從而證明金剛石的成分主要是碳。他還看到過德布雷在對(duì)隕石做過試驗(yàn)后發(fā)表的一篇論文,文中指出金剛石是在高溫高壓下形成的。
莫瓦桑經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)查研究之后,大膽地提出了制取人造金剛石的設(shè)想,他滿懷信心地對(duì)助手們說:“隕石里含有金剛石,而隕石的主要成分是鐵,那我們倒過去,把鐵熔化,加進(jìn)碳,這樣碳在足夠的高溫下,有可能生成金剛石。”助手們聽了老師的方案頻頻點(diǎn)頭,一致贊同,希望立即開始合成金剛石的試驗(yàn)。
一切準(zhǔn)備就緒,莫瓦桑和助手開始第一次試驗(yàn)。他們將一大塊生鐵慢慢熔化,然后摻進(jìn)碳,以后讓它再一點(diǎn)點(diǎn)冷下來,成為鐵塊,助手們想鐵里面的碳一定已經(jīng)變成金剛石了。大家激動(dòng)萬分,誰都想先看到人造金剛石的風(fēng)采。他們把鐵塊放在鹽酸中,讓鹽酸把鐵一點(diǎn)點(diǎn)溶解掉,此時(shí)許多雙眼睛在注視著鐵塊,急切的盼望生鐵趕快消失,金剛石快快出現(xiàn),最后的時(shí)刻終于來臨了,他們看到容器底部只有黑色的沉淀物,顯然這不是金剛石晶體,而是石墨。
大家像泄了氣的皮球,一個(gè)個(gè)垂頭喪氣,莫瓦桑心里更不好受。這是怎么回事呢?莫瓦桑想:應(yīng)該冷靜下來,好好地思考一下。
有一天,莫瓦桑召集全體實(shí)驗(yàn)人員開會(huì),研究實(shí)驗(yàn)失敗的原因及如何改進(jìn)。一位助手說:“德布雷理論好像說碳在高溫高壓下才能形成金剛石,我們做的實(shí)驗(yàn)只有高溫沒有高壓呀!”大家一聽覺得言之有理。那么怎樣才能產(chǎn)生高壓呢?當(dāng)時(shí)大家你一言我一語,但也沒有說出什么道道來。此刻大家把目光不約而同地都投向莫瓦桑。
“我想出一個(gè)方法,不知行不行,”莫瓦桑沉思了一會(huì)開始發(fā)言了,“大家都知道水結(jié)冰時(shí),體積會(huì)膨脹,所以冰總是浮在水面上。生鐵也一樣,當(dāng)它從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí),體積也會(huì)變大,如果這時(shí)在生鐵的外面包住東西,不使生鐵體積變大,那生鐵內(nèi)部的壓力不就會(huì)大了嗎?”
這時(shí)旁邊的一位助手插話說:“老師,您的意思是不是這樣:先把生鐵熔化、放進(jìn)碳,然后把熔化的生鐵倒進(jìn)一只堅(jiān)固的鋼瓶中,蓋好瓶蓋,這樣就可以產(chǎn)生高壓了? .”莫瓦桑聽到這里,連忙搖搖手說:“不!用不著那樣復(fù)雜只要把摻了碳的生灰迅速冷卻,在生鐵的表面就會(huì)自然而然的結(jié)成一層堅(jiān)硬的鐵殼,而里面仍然是鐵液,這樣不就如同鋼瓶一樣了嗎?”大家恍然大悟,再一次被老師的聰明智慧所折服。
第二天,助手們一早來到實(shí)驗(yàn)室,新的試驗(yàn)又開始了。他們先把生鐵塊熔化,摻進(jìn)碳后,迅速讓熔化了的鐵冷卻,這樣碳既獲得了高溫又有了高壓,然后再讓生鐵一點(diǎn)點(diǎn)熔解掉。關(guān)鍵時(shí)刻又要到了,這次能不能成功呢?大家都在默默地注視著容器的底部。忽然,不知誰叫了起來,“你們快看,沉淀中有小晶體!”大家不約而同地把頭伸了過去,果然發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)。莫瓦桑小心地把一粒粒小晶體取出,一看,果真是金剛石。成功了!終于成功了!
1893 年2 月6 日,莫瓦桑正式向法國(guó)科學(xué)院報(bào)告了這一喜訊。于是這條特大新聞很快就飛向全法國(guó),飛向了全世界
貝斯達(dá)專業(yè)生產(chǎn)金剛石型號(hào)從70/80、80/100、100/120、120/140、140/170、170/200、200/230、230/270、270/325、325/400、400/500.晶型完整,粒度范圍窄。用于生產(chǎn)金剛石工具具有磨削速度快,表面光潔度高,耐磨等優(yōu)點(diǎn)。
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