什么是钻石？关于钻石的一切

钻石是一种稀有的天然矿物，完全由碳组成。钻石中的每个碳原子都被四个其他碳原子包围，并通过强共价键（最强的化学键类型）与每个碳原子相连。这种简单、均匀、紧密结合的排列产生了一种已知的最耐用、用途最广泛的物质。钻石是已知最硬的天然物质。它还具有耐化学性，并且具有所有天然材料中最高的导热性。这些特性使其适合用作切削工具和需要耐用性的其他用途。

钻石还具有特殊的光学特性，例如高折射率、高色散和金刚光泽。这些特性使钻石成为世界上最受欢迎的宝石，并使其能够用于需要耐用性和性能的专业镜片。

因为钻石是由碳元素组成的，所以很多人认为它一定是由煤形成的。这仍然在许多教授认为事实并非如此！

钻石是如何形成的？
钻石并非原产于地球表面。相反，它们是在地球表面以下约 100 英里处的地幔中出现的高温和高压下形成的。

大多数已发现的钻石都是通过深源火山喷发到达地球表面的。这些喷发从地幔开始，在向上的过程中，它们撕裂出地幔岩石碎片，并将它们送到地球表面而不会熔化。这些来自地幔的块体被称为捕虏体。它们包含在地幔的高温高压条件下形成的钻石。

人们通过开采含有捕虏体的岩石或开采含金刚石岩石风化后形成的土壤和沉积物来生产钻石。

一些钻石被认为是在俯冲带或小行星撞击地点的高温/高压条件下形成的。有些以陨石的形式被送到地球。没有在这些产地的矿床中开发商业钻石矿。

宝石与工业钻石
宝石级钻石是指具有适合珠宝或投资用途的颜色和净度的钻石。这些钻石十分稀有，仅占全球钻石产量的一小部分。宝石钻石因其美丽和品质而出售。

天然钻石晶体的比重大约在 3.4 到 3.6 之间。之所以存在这个范围，是因为大多数钻石都含有杂质并且晶体结构不规则。宝石级钻石是最完美的钻石，杂质和缺陷最少。它们的比重非常接近 3.52。

工业金刚石主要用于切割、研磨、钻孔和抛光程序。在这里，硬度和导热特性是所购买的品质。与宝石相关的尺寸、净度、颜色和其他质量指标并不那么重要。工业金刚石通常被粉碎成微米级的研磨粉。大量具有宝石品质但形状或尺寸无法通过切割获利的钻石进入工业钻石贸易。

钻石作为宝石
钻石是世界上最受欢迎的宝石。花在钻石上的钱比花在所有其他宝石上的钱总和多很多倍。钻石受欢迎的部分原因是其光学特性 - 或者它与光的反应方式。其他因素包括钻石生产商的耐用性、时尚、定制和积极营销。钻石是四月的生辰石。

钻石具有非常明亮的光泽——最高的非金属光泽——被称为“金刚石”。它们的高光泽使它们能够反射高比例的照射到其表面的光线。这是赋予钻石宝石“闪耀”的一种特性。而且，当钻石被塑造成宝石时，刻面角度被设计为从其内表面反射最大量的光。

金刚石还具有高色散。当白光穿过钻石时，这种高色散会使光分离成其组成颜色。色散使棱镜能够将白光分离成光谱的颜色。这种色散特性赋予了钻石多彩的“火彩”。

钻石宝石品质
经过刻面加工成宝石的钻石质量主要取决于四个因素：颜色、切工、净度和克拉重量。美国宝石学院在 1950 年代开发了一种评估钻石质量的标准化方法，被称为“钻石质量 4C 标准”[5]。

颜色： 大多数宝石级钻石的颜色范围从无色到淡黄色、棕色或灰色。最受推崇和最有价值的钻石是那些完全无色的钻石。这些是以最高价格出售的。然而，另一种钻石宝石越来越受欢迎。这些是 彩色钻石，呈现各种颜色，包括红色、粉色、黄色、橙色、紫色、蓝色、绿色和棕色。

彩色钻石的价值取决于其颜色的强度、纯度和质量。那些具有饱和、鲜艳颜色的钻石被称为“彩钻”或“彩钻”。平均而言，每 10,000 颗钻石中只有一颗具有获得“花式”称号的颜色。这种稀有性使得彩色钻石极具价值。其中一些在拍卖会上以每克拉超过 100 万美元的价格售出。它们是世界上最有价值和最壮观的钻石之一。

净度： 理想的钻石没有裂缝和内含物（宝石内的异物颗粒）。这些有损于宝石的外观并干扰光线的通过。当大量存在时，深色、明显的位置或尺寸将显着降低切磨宝石的外观并降低其价值。它们还可以降低石头的强度。

切割： 切割钻石所用的设计质量和工艺决定了它的外观。切面的切割角度、设计比例和抛光质量决定了其正面外观、亮度、闪光、图案和火彩。理想的宝石经过完美抛光，具有高反射性并能发出最大量的火焰。相应的刻面大小相等，形状相同。而且，每个多面面的边缘都与它的每个邻居完美相交。

克拉： 钻石按克拉出售（重量单位等于 1/5 克或 1/142 盎司）。小钻石的每克拉成本通常低于同等质量的大钻石。这是因为非常小的石头很常见，而大石头非常罕见。

用作磨料的金刚石
因为钻石非常坚硬（莫氏硬度为十），所以它们经常被用作磨料。大多数工业钻石都用于此目的。小金刚石颗粒嵌入锯片、钻头和砂轮中。这些工具随后用于切割、钻孔或研磨硬质材料。它们也可能被磨成细粉并制成“钻石膏”，用于非常精细的研磨或抛光。

早在 16 世纪，宝石切割师就开始使用钻石的小颗粒来切割和抛光其他钻石。金刚石是唯一可以完成这项工作的磨料。现在，在 21 世纪，激光被用来切割许多钻石，但钻石的小颗粒仍然用于所有钻石抛光。

全球对工业钻石的需求大大超过了通过开采所能获得的供应。第二次世界大战期间开始出现金刚石磨料短缺的情况。在 20 世纪 50 年代，人们发现了生产合成钻石的方法。很快，合成金刚石的制造方法变得如此高效，以至于合成金刚石磨料比天然金刚石制成的金刚石磨料更可靠、更便宜。如今，数百家工厂生产合成金刚石磨料，其成本低于每克拉 1 美元 - 在工业用途中，它们的性能与天然金刚石制成的磨料一样好。

钻石的其他用途
大多数工业金刚石用作磨料。然而，钻石用于许多其他应用。

钻石窗 由薄金刚石膜制成。它们用于覆盖激光器、X 光机和真空室中的开口。它们是透明的，非常耐用，并且耐热和耐磨。

钻石扬声器圆顶  提升高品质扬声器的性能。钻石是一种非常坚硬的材料，当制成薄圆顶时，它可以快速振动，而不会发生会降低音质的变形。

散热片  是吸收或传递多余热量的材料。金刚石具有所有材料中最高的导热性。它用于将热量从高性能微电子器件的热敏部件中导走。

低摩擦微型轴承 需要在微小的机械设备。正如某些手表的机芯中装有宝石轴承一样，钻石也用于需要极高耐磨性、耐用性和可靠性的地方。

耐磨件 可以通过在表面涂上一层薄薄的金刚石涂层来生产。在此过程中，碳会转化为蒸汽，在易磨损零件的表面沉积金刚石。

钻石有多硬？
尽管钻石被称为世界上最坚硬的天然材料，并且在莫氏硬度表中的硬度为 10 ，但该信息过于简单化了。钻石晶体的硬度因方向而异。

硬度最大的方向平行于八面体晶面。当钻石晶体被切割和抛光成宝石时，用金刚石锯很难沿那个方向切割它们。因此，现在大部分工作都由激光锯切完成，而不是使用金刚石锯或通过劈开来打断它们的传统做法。

平行于八面体晶体方向切割的刻面也难以抛光，因此切磨师要么改变方向，要么冒着在刻面上留下“蜥蜴皮”纹理的风险。

金刚石晶体中最柔软的方向平行于立方平面。最好的抛光是在平行于该方向的小平面上完成的。虽然那是钻石中最柔软的方向，但硬度比刚玉硬几倍，刚玉是莫氏硬度第二高的矿物。

钻石仿品
钻石仿品是看起来像钻石的材料，但它们具有不同的化学成分。钻石仿品可以是无色锆石或蓝宝石等天然材料。更常见的是人造材料，例如立方氧化锆 (ZrO 2 )、碳硅石 (SiC)、YAG（钇铝石榴石 Y 3 Al 5 O 12）或钛酸锶(SrTiO 3 )。

合成钻石
钻石是一种非常有价值的材料，几个世纪以来，人们一直在实验室和工厂里努力创造它们。 合成钻石 是与天然钻石具有相同化学成分、晶体结构、光学特性和物理行为的人造材料。用于合成钻石的其他名称包括：“实验室培育”、“实验室制造”和“人造”。这些名称恰如其分地表明钻石不是在地球上自然形成的，而是人类创造的。

通用电气的工人于 1954 年完成了第一个商业上成功的金刚石合成。从那时起，许多公司已成功生产适合工业用途的合成金刚石。如今，大部分工业用钻石都是合成钻石，中国以每年超过 40 亿克拉的产量位居世界领先地位。大多数重要的工业化国家现在都能够生产用于工厂工业用途的合成钻石。

在过去十年中，几家公司已经开发出技术，使他们能够生产宝石级实验室制造的钻石，最大可达几克拉，有多种不同颜色（包括无色）。一些公司使用高压、高温方法——这些被称为 HTHP 钻石。其他人使用化学气相沉积工艺制造钻石 - 这些被称为 CVD 钻石。这些人造宝石在珠宝店和互联网上以与质量和尺寸相似的天然宝石相比大幅折扣的价格出售。它们具有漂亮的外观和诱人的价格标签。合成钻石在出售时必须进行披露，使买家能够清楚地了解它们是由人制造的。

消费者和合成钻石
自 20 世纪末以来，合成金刚石一直是工业应用中的主要金刚石类型。大多数用于制造磨料和切割工具的金刚石现在都是合成的。几乎所有用于制造窗户、扬声器圆顶、散热器、低摩擦微轴承、耐磨部件和其他技术产品的钻石现在都是合成的。

用于这些目的的合成钻石比开采的钻石成本低得多，具有更一致的特性，并且可以按订单生产。在这些用途中，合成钻石取代开采钻石没有任何情感障碍。

在珠宝行业，关于消费者接受合成钻石的意愿存在相当大的争论。有些人认为珠宝消费者想要“真正的钻石”——意思是“开采的钻石”。其他人认为合成钻石将受到那些不喜欢与开采的某些钻石相关的人权和环境问题的人的青睐。然而，真正的动力可能是价格。目前，许多用于珠宝的合成钻石比开采钻石具有 30% 到 40% 的价格优势。这可能是消费者接受合成钻石的最大动力。

观察和推测……如果您走进几乎所有的商场珠宝店并查看出售红宝石、蓝宝石和祖母绿的箱子，您通常会发现所提供的大部分宝石都是合成宝石。受过很少训练的人通常可以通过鲜艳的颜色和超高的清晰度来识别它们。合成材料具有出众的外观，与类似尺寸和外观质量的天然宝石相比，它们的价格较低。消费者以更低的价格获得更好的外观，并且他们中的大多数人接受价格范围的低端交易。

数十年前，合成宝石赢得了红宝石、蓝宝石和祖母绿市场的情感和销售主导权争夺战。在接下来的十年中，钻石市场也可能会转向合成钻石。随着合成钻石在市场上占据非常显着的地位，它已经开始了。随着越来越多的合成钻石生产机器投入使用、变得更加高效以及制造商之间的竞争加剧，合成钻石的价格可能会下降。最终，天然钻石和合成钻石之间的价格差异将超过许多客户能够忽略的范围，他们将购买合成钻石。如果下一个世界级的广告活动宣传合成钻石，消费者需求可能会发生巨大转变。那个世界级的广告活动可能是以每克拉 800 美元的空前价格提供“白色”和彩色钻石。