钻石：当之无愧的多面手 它似乎不只是姑娘们最好的朋友，而且还是工程师最好的朋友。更不用说外科医生、物理学家…… [复制链接]

    【英国《焦点》月刊5月号文章】题：优质材料（作者　朱利亚·鲁滨逊）
    用途广泛
    钻石素有“姑娘们最好的朋友”的美誉，频频出现在戒指上、头饰上和《粉红豹》系列电影中。闪闪发亮的钻石数百万年前形成于压力极大、温度极高的地壳深处。钻石用于美学目的只是其诸多用处中的一小部分。如今，许多钻石是人工合成的，用途广泛，可以制成外科手术刀和速度极快的微芯片。
    实验室每年生产180吨钻石，大约是地层开采出来的9倍。其强度、透明度和抗蚀性之高足以使之成为21世纪的工程材料。现在已经有了钻石制成的微型集成电路散热器、关节替代物上的钻石涂层和航天探测器上的钻石窗户。不久，还可以用钻石涂层保护汽车变速箱，强度极大的钻石纤维将用于加固超轻型飞机。
    钻石远远不只是漂亮的石头。它有一系列鲜明的特征。作为科学界已知的最坚硬的材料，它具有耐强酸强碱腐蚀的性能，还是极佳的热导体。这意味着钻石除了纯粹的装饰作用之外还有许多用途。因为它的散热效果非常好，比硅还要强许多倍，工程师希望在钻石片上制造微芯片。他们可以把更多的电子元件放入更小的空间而不至于使电路过热，从而制造出新一代速度极快的计算机。
    人工合成
    钻石非同寻常的特性的关键在于它的结构。碳可以同其他分子形成4个坚固的化学键，因此它成了如此之多的有机化合物的基础，也是生命的基础。4个碳原子连在一起形成规则的晶格，这就是金刚石晶体。碳的另一种存在形式是铅笔中的石墨。
    天然钻石30亿年前形成于地壳以下200公里处的地幔中的岩浆。后来夹杂在金伯利岩之类的火成岩中一起上浮。熔化的岩石靠近地表时冷却形成管装脉矿，其中常发现有天然钻石。
    现在，大多数钻石的来源没有那么浪漫——它们是在巨大的水压中利用石墨和金属催化剂制成的。布里斯托尔大学化工学院的保罗·梅说：“这是模仿天然钻石形成于地球深处的自然条件。”这一技术被称为高温高压合成技术，其温度高达1300摄氏度，每平方英寸要承受1300吨的压力。
    然而珠宝商不用担心。合成钻石无法取代天然钻石。人造钻石通常要小一些，呈粉末状或者细砂状，颜色为黄褐色。德比尔斯公司销售部钻石贸易公司的莱斯利·科尔德哈姆说：“我见过的最大的人造钻石只有半个拇指指甲大。它的形状为六边形，一眼就能看出不是天然的。”这类钻石被用于机床打钻、打孔和切割。
    德比尔斯、通用电气等公司从20世纪50年代早期就开始制造合成钻石。几乎任何富含碳的物质都可以制成钻石。通用电气公司的化学家罗伯特·温特弗曾经用花生酱制造钻石。
    最新应用
    现在使用一种较新的工艺——化学气相淀积（CVD）———来制造超硬度钻石涂层。CVD在高温低压的条件下用碳蒸气覆盖某物体，在其表面形成一层小的钻石晶体。这些晶体最终聚合在一起形成巨大的宝石。这类钻石通常在切成片状后被制成解剖刀或者其他工具。
    CVD技术激发了科学家的兴趣。梅说：“我们第一次获得了可供工程应用的处于最佳性能的钻石形式。”他利用CVD技术通过在钨丝上生成涂层制造出钻石纤维。钻石纤维只有头发那么粗，但是强度极高。这种纤维可以用于加固多种材料。他说：“我们可以设想机器部件使用耐磨的钻石涂层，使用钻石纤维加固的部件，以及许多其他方面的应用。”
    甚至连位于日内瓦的欧洲核子研究中心的粒子物理学家都在观察物质性质的量子试验中使用合成的钻石晶体。科学家在研究电子、正电子等亚原子粒子互相碰撞时需要利用钻石的极端特性——钻石可以吸收粒子碰撞时释放的大量能量。梅解释说：“他们利用钻石来‘观察’形成的粒子流。”
    因此，钻石似乎不只是姑娘们最好的朋友，而且还是工程师最好的朋友。更不用说外科医生、物理学家……