Élet és Tudomány, 1992. július-december (47. évfolyam, 27-52. szám)

1992-07-03 / 27. szám

A gyémánt az ipar egyik jövő­beli sztárja lehet, mert egyedülálló tulajdonságok­kal rendelkezik; keménysé­ge felülmúlhatatlan, kiválóan vezeti a hőt, ellenáll a vegyszereknek, átlát­szó és mindamellett jó villamos szige­telő anyag. Mesterséges előállításával már régóta foglalkoznak, nagy nyo­máson és viszonylag nagy hőmérsék­leten egyedi kristályok, kémiai és rob­bantásos eljárásokkal pedig mikro­­kristályok, bevonatok (0,01—0,1 mil­liméteres gyémántszemcsék) készíthe­tők. Ezek a gyémántok, illetőleg gyé­mántbevonatok már ma is nélkülözhe­tetlenek, a „gyémántkor” azonban csak akkor teljesedhet ki, ha sikerül viszonylag nagy méretű és tömör gyé­mántokat előállítani — olcsón. (Az ipar céljaira a föld méhében keletke­ző, nagyobb méretű természetes gyé­mántkristályok számításba sem jöhet­nek; ezek, minthogy rendkívül ritkák, óriási értéket képviselnek, s többnyi­re csak ékszerként használatosak.) Napjainkban már elérhető közelségbe került, hogy olyan minőségű és mére­tű gyémántokat készíthessünk, ami­lyeneket eleddig a természet sem al­kotott. MA: LEGFÖLJEBB 5 MILLIMÉTERES KRISTÁLYOK Elsőként az amerikai General Electric cég állított elő gyémántkristá­lyokat 1955-ben H. T. Hall nagy nyo­mású préselési módszerével. Az első mesterséges gyémántszemcsék kis méretűek voltak, viszonylag nagyobb kristályokat csak a hetvenes évektől növesztenek. A Hall-féle eljárásban a keményfém préselemek (7. ábra; A, B, C) hézagait egy porszerű anyag­nak , az aluminiumszilikátnak (pi­­rofillit) és a hematitnak (Fe 20,) a ke­veréke tölti ki; a préstér viszonylag egyenletes nyomását ennek súrlódó ellenállása szavatolja. A préstérben 45 000 bar nyomás és 1150 Celsius­­fok hőmérséklet uralkodik, s a gyé­mántkristályok a tér két végében na­ponta 1-1 milliméternyit növekedhet­nek (2. ábra), így 5 milliméteres kris­tályok állíthatók elő üzemszerűen. Az eljárás legkritkusabb része (s egy­ben a nagyobb kristályok növesztésé­nek korlátja): a préstérben a nyomás és a hőmérséklet kicsiny határok kö­zött ugyan, de ingadozik. A General Electric részben ezt kiküszöbölendő 1. ábra. A Hall-féle gyémántprés (A, B, C: keményfémből készült elemek; D, E, F: gyűrűs erősítő elemek) Hall javaslatára tetrahedralis (négyla­­pú) préssel is megpróbálkozott; ezzel sikerült a gyémánt előállításának haté­konyságát mintegy 25 százalékkal nö­velni, maga a prés azonban sokkal bo­nyolultabb felépítésűvé vált. A mind ez idáig szerkesztett pré­sek közös tulajdonsága, hogy vonal menti (lineáris) térváltoztatást valósí­tanak meg, s ezért a nyomás a prése­lendő szilárd testekben egyenetlen. Ez egyszersmind behatárolja mind a gyémántnövesztés sebességét, mind pedig a mesterségesen előállítható gyémánt nagyságát. Ám ma már ké­szíthető olyan eszköz is, amelynek présterében a szilárd testek (nagysá­guktól, kiterjedésüktől függetlenül) egyenletes nyomással préselhetők — ilyen a négyzetes (kvadratikus) prés. Ennek présterét (1) a présállvány (2) teljesen körbefogja, így a prés bármi­lyen nagy méretben elkészíthető. Ké­szíthetünk például háztömbnyi nagy­ságú présállványt, s vele — legalább­is elvileg — futball-labda nagyságú gyémántot. Ugyanezt az elvet alkal­mazva kialakítható háromszögű és hatszögű préstér is (3. ábra). KÉSIK A VEZÉRLŐJEL Ha mindez ilyen egyszerű dolog, a fejlett iparú országok milliomosai mi­ért nem dobálóznak kvadratikus gyé­mántokkal? Mindenekelőtt azért nem, mert a kvadraprés gyakorlatban való megvalósítása korántsem egysze­rű feladat: a préstestek, még ha moz­gásukat a jelenleg ismert legtökélete­sebb elektronikus eszközökkel vezé­reljük is, állandóan beékelődnek (az elektronikus vezérlések bizonyos idő­késéssel működnek, a kvadrátprések esetében azonban a legkisebb késede­lem sem engedhető meg). A legutóbbi években többen is sza­badalmaztatták kvadratikus présüket. De például az egyik német találmány még az elemi feltételeket sem elégíti ki. Ezt némelyik ország szabadalmi hivatala észrevette, s megtagadta a szabadalom bejegyzését. Másutt (pél­dául Nagy-Britanniában) azonban e megoldást — noha az eszköz műkö­désképtelen — szabadalmazták. Ott 2. ábra: A Hali-féle prés préstere (1: csatlakozás; 2: gyémántpor; 3: pirofillitpor; 4: fűtőelem; 5: burko­lat; 6: a növekvő gyémántkristály) sem fogadták el viszont azt az 1985-ben benyújtott találmányt, amely a geometriai viszonyokat ugyan tökéletesen tisztázza, de a prés­testeket menthetetlenül beékelődő csavarorsók mozgatják. A kvadraprés a szokásos mechaniz­musokkal nem működtethető, ehhez a műszaki gyakorlatban ma még isme­retlen omnnizmusokra­ van szükség. 3. ábra. Különféle alakú présterek (1: préstér; 2: présállvány; 1: prés­test)

Next