Ювелирная индустрия обладает высоким спросом на качественные по структуре минералы для изготовления украшений. Наука позволяет решить этот вопрос путем искусственного выращивания кристаллов. Искусственный сапфир пользуется успехом в ювелирном деле за счет идентичных свойств с натуральными экземплярами и более совершенной структурой. Подробнее о методах изготовления и отличиях от природных камней далее в статье.
Что такое гидротермальный сапфир
Что такое гидротермальный сапфир? Это синтетический аналог минерала естественного происхождения. Его получают в специализированных лабораториях путем синтеза нескольких химических соединений под воздействием естественных катализаторов – давления и температуры. Если на образование природного камня уходят годы, то синтетический сапфир получают менее чем за месяц.
Химические соединения, которые образуют минерал – это диоксид кремния, хром и основная составляющая оксид алюминия. После эти элементы помещают в герметичный аппарат, где на них будет оказываться длительное воздействия высокими температурами (свыше 1000 ℃) и давлением.
Важно! Гидротермальный сапфир (сокращение гт) не является подделкой. Он обладает теми же физическими и химическими свойствами, что и натуральный аналог. Разница в способе получения.
История изобретения
Впервые над возможностью создать искусственные драгоценные камни задумался французский ученый Огюст Виктор Луи Вернейль. Его путь изобретения начался в 1886 году и длился долгие 16 лет. Лишь спустя это время он объявил об открытии и дал исчерпывающую информацию о результатах длительного эксперимента. Он рассказал о том, что с помощью воздействия высоких температур и метода капельного осаждения можно получить синтезированные минералы, в частности синие корунды. В последствие этот способ стал называться «метод Вернейля». После другие ученые совершенствовали этот метод и на его основе создавали свои. Но впервые открытый способ до сих пор успешно используется в химической промышленности.
Способ изготовления
Сейчас используется несколько вариантов для изготовления наносапфиров. Один из них уже описан выше, это метод Вернейля. Он положил начало развития остальных способов. Какие еще существуют методики:
- Метод Чорхальского основан на вытягивании нанокристаллов из расплава. Он образован оксидом алюминия – основной составляющей. Эта технология более совершенна и позволяет получить синтетические сапфиры в короткие сроки.
- Зонная плавка имеет два варианта реализации. Вертикальная и горизонтальная направленность перемещения нагревательного элемента. В результате образуется монолит выращенного минерала.
- Получение звездчатых камней осуществляется на основе добавления в стандартную «рецептуру» рутила. Его добавление происходит постепенно путем наслаивания. В результате образуется экземпляр с оптическим эффектом астеризма.
Интересный факт! Технологию изготовления синтетических камней с эффектом астеризма запатентовала американская компания «Линде» в 1949 году.
Разновидности и цвета камня
Гидротермальные сапфиры могут иметь разные цвета, как и натуральные камни. Для этого в процессе синтеза добавляются химические элементы, придающие минералу определенный цвет. Например, цвета синего и фиолетового спектра достигаются путем использования железа и титана. Нежные розовые и яркие красные экземпляры получают с помощью ванадия или хрома. Солнечные желтые оттенки получаются, если добавить бериллий.
После того, как минерал приобрел необходимый цвет, в лабораторных условиях есть возможность улучшить его внешние характеристики при дополнительном воздействии внешних факторов, таких как:
- Ультрафиолетовое излучение. Под УФ – лучами цвет становится насыщеннее, благороднее.
- Гипертермическое воздействие. Высокие температуры (свыше 1500 ℃) могут качественно изменить цвет. Например, розовый кристалл станет голубым.
- Диффузионный способ подразумевает включение в состав готового минерала химических элементов (например, бериллия) под высоким давлением. Таким образом получают оптические эффекты.
Свойства и применение
Химические свойства сапфира нано практически не отличаются от оригинальных. Основной структурный элемент корунда – оксид алюминия. Физические характеристики также неизменны: твердость 9 из 10 баллов по шкале Мооса, плотность почти 4 гр/см3. Взаимодействует с кислотами и растворяется в них. Имеет стеклянный блеск и температуру плавления свыше 2000 ℃. Это означает, что гидротермальный сапфир ничем не хуже натурального. Но цена на него куда демократичнее.
Основная сфера применения – ювелирная индустрия. Однако и другие области промышленности нуждаются в искусственном минерале: авиапромышленность, строительство, изготовление увеличительных приборов, фотоаппаратов, коллекционных часов и т.д.
Преимущества и недостатки
Выращенный сапфир характеризуется:
- Чистой структурой без посторонних включений и трещин.
- Устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
- Крупные камни, как правило, имеют искусственное происхождение.
- Насыщенность и равномерность цвета.
- Стоимостью, которая значительно ниже, чем у натуральных камней.
Есть некоторые недостатки, которые характеризуют нано сапфир:
- Возможны микропузырьки воздуха в структуре.
- У некоторых камней наблюдается выраженная «линия роста» кристалла.
Как отличить настоящий от искусственного
Отличительные признаки:
- Природный кристалл холодный, искусственный температуры помещения. Но оба они медленно нагреваются.
- По внешнему виду натуральные камни менее совершенны: на них есть трещины, посторонние включения, неравномерный цвет. Синтетические имеют безупречный внешний вид.
Остальные способы различия основаны на лабораторных методах и не применимы в условия ювелирного магазина.
