奈米第十一組鑽石

奈米第十一組鑽石 組員:林祺茂陳威廷李靜瑜

前言 • 鑽石，又稱為「純碳」，化學中一般稱為金剛石。金剛石是無色正八面體晶體，由碳原子以四價鍵鏈接，為目前已知自然存在最硬物質。

鑽石的形成 • 鑽石主要是碳元素在高溫的地球深處，其大部份是在至少 25 億年的岩石中產生，而且大約在 140–200 公里 (87–124 哩) 的地底下形成，經過千億萬年晶化而成。

這形成的時間可說是相當的長久，鑽石的結晶構造為等軸晶系，也就是四面立方體構造，由於原子間結合緊密，所以其硬度為１０度（自然界中最高的硬度）且不受酸鹼，光及水的影響，穩定性極高。在這個深度下的強大壓力和極高溫度，造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起，其形成的晶體結構被稱之為鑽石。如果不是遇上火山爆發，它們會繼續埋在地底下。這些火山爆發源自於鑽石形成區底下，遠比大多數的火山爆發還要深，它們猛烈推擠著含有鑽石的古老岩石，然後迅速的被岩漿或熔解的石頭帶到地面。這形成的時間可說是相當的長久，鑽石的結晶構造為等軸晶系，也就是四面立方體構造，由於原子間結合緊密，所以其硬度為１０度（自然界中最高的硬度）且不受酸鹼，光及水的影響，穩定性極高。在這個深度下的強大壓力和極高溫度，造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起，其形成的晶體結構被稱之為鑽石。如果不是遇上火山爆發，它們會繼續埋在地底下。這些火山爆發源自於鑽石形成區底下，遠比大多數的火山爆發還要深，它們猛烈推擠著含有鑽石的古老岩石，然後迅速的被岩漿或熔解的石頭帶到地面。

鑽石形成的旅程伴隨著風險，鑽石很有可能被岩漿吸收。假如它們在上來時太慢冷卻，可能會變成石墨，與氧氣接觸則可能會使鑽石變成二氧化碳。當噴出的岩漿冷卻，會形成佈滿殘留鑽石的石塊。這個石塊會存在於一個狹窄且通常是胡蘿蔔形狀的「管子」裡，或是細微的裂縫中。經過幾億年，管子的表面被緩慢地侵蝕，留下很小可見的痕跡，通常會埋在較年輕的岩石下面。在過程中，有些鑽石會被沖刷到下游，並聚積在河床或海岸線上。鑽石形成的旅程伴隨著風險，鑽石很有可能被岩漿吸收。假如它們在上來時太慢冷卻，可能會變成石墨，與氧氣接觸則可能會使鑽石變成二氧化碳。當噴出的岩漿冷卻，會形成佈滿殘留鑽石的石塊。這個石塊會存在於一個狹窄且通常是胡蘿蔔形狀的「管子」裡，或是細微的裂縫中。經過幾億年，管子的表面被緩慢地侵蝕，留下很小可見的痕跡，通常會埋在較年輕的岩石下面。在過程中，有些鑽石會被沖刷到下游，並聚積在河床或海岸線上。

鑽石的性質 • 鑽石硬度非常大，熔點在華氏6900度，金剛石在純氧中燃點為720～800℃，在空氣中為850～1000℃，在真空下2000～3000℃，而且不導電。在工業上，金剛石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造首飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。 • 鑽石的硬度是剛玉的4倍，石英的8倍。

鑽石的韌性(Toughness)：韌性亦指延展性，也就是寶石抵抗碎裂的能力，在所有珠寶用途的寶石中，軟玉(Nephrite)之韌性排名第一，硬玉(Jadeite)次之，鑽石為第三。也就是說，鑽石除了是最高的珠寶硬度(抵抗互相刮磨的能力)，另有很好之延展性與很高的折射條件，其所顯現的璀璨豔麗之美，自然無可比擬。鑽石的韌性(Toughness)：韌性亦指延展性，也就是寶石抵抗碎裂的能力，在所有珠寶用途的寶石中，軟玉(Nephrite)之韌性排名第一，硬玉(Jadeite)次之，鑽石為第三。也就是說，鑽石除了是最高的珠寶硬度(抵抗互相刮磨的能力)，另有很好之延展性與很高的折射條件，其所顯現的璀璨豔麗之美，自然無可比擬。 • 鑽石之高折射率：鑽石的折射率為2.417，為高折射之寶石，折射率越高，所呈現之亮度越亮。其自然光明的光澤，更非其他天然寶石可及。

鑽石的產地 • 印度印度是具歷史性的鑽石產地，古時更為世界上主要鑽石產地，早在紀元前1000年左右，印度人已經在其國土發現鑽石。印度人相信鑽石有如種子一般有成長的魔力，因此人會將同一處的砂岩反覆檢查多次，因為隱藏鑽石的砂岩，可能受氣候的影響而破裂，讓鑽石露出來！ • 巴西1720年間，巴西的古老礦金中發現了閃閃生光的鵝軟石，在250年的鑽石採掘期間，巴西鑽石總產量約為1500萬克拉，但巴西的鑽石供應僅維持至19世紀末期，正值巴西鑽石供應將盛之際，大量鑽石晶體卻在非洲發現！ • 南非　現時南非鑽石出產量在世界上首屈一指，佔世界產量的22%，很多大顆聞名的鑽石，都在南非發掘出來的。

澳洲1976年澳洲西邊的城市愛倫渡(Ellendale)發現鑽石礦之後，又在石灰灣(Limestone Creek)發現衝積礦床。澳洲出產的鑽石產量佔世界總鑽石產量的10%，大部分的鑽石都賣給戴比爾斯市場，一小部份留在國內切模後出售 • 蘇聯1829年蘇聯的烏拉山脈(Ural Mountains)發現有鑽石，在鑽石歷史中是最早期的突破，直至1953年，才開始找到原生礦床，著名的礦床有平安礦床(Mir)及光榮礦床(Aikhal)，都在寒冷的西伯利亞。蘇聯的鑽石出產仍排在世界第三位，佔世界總產量的18%，蘇聯的鑽石也是經戴比爾斯市場推出。 • 委內瑞拉委內瑞拉的沖積礦床掘出之鑽石約20%是寶石級，佔世界總鑽石出產量0.5%。戴比爾斯市場也擁有該地一些礦場。 • 中國　遼寧、湖南常德縣、貴州及山東省皆發現沖積礦床估計有20%的鑽石屬寶石級。 • 美國　美國最大型鑽石礦床在1906年阿肯色洲(Arkansas)發現。

鑽石的結構 • 石墨和鑽石都屬於碳單質，他們的化學性質完全相同，但金剛石和石墨不是同種物質，它們是由相同元素構成的同素異型體. 所不同的是物理結構特征。　石墨原子間構成正六邊形是平面結構，呈片狀。鑽石原子間是立體的正四面體結構

衡量鑽石品質的標準(4C) • 一.克拉重量( cart weight)鑽石與其它寶石相同,都是以克拉計算重量,一克拉標準重量是 0.2公克,而每一克拉為100分,所以一顆25分的鑽石,也可稱為0.25克拉。鑽石的計價方式為克拉單價×重量=價錢但是克拉單價會隨著重量而改變

二.色澤(COLOUR)區分為白鑽與彩色鑽石兩大類白鑽:一般市面上所販售大部分為白鑽,愈是純白無色愈是稀有美麗,所以價位也隨之升高,反之帶微黃則價位偏低彩色鑽石:鑽石在晶化的漫長過程中,不免有其它的礦物質, 氣體參與其中, 而產生變化，生成出不同色系的鑽石，鑽石的顏色有如彩虹般繽紛，其中以紅色、藍色、綠色、粉紅色、更是希罕且價昂，大部分為珠寶玩家所典藏，金黃色則是顏色討喜，且價位合理，為一般消費者所鍾愛。彩色鑽石的色系影響價錢甚巨，品質分級則以色調濃淡為首要考量，淨度條件在此則不像要求白鑽般的高水平，反倒是有些類似要求有色寶石般"VS"(細微內含物)的淨度就很可被接受了。克拉與車工條件在此對價錢的影響與白鑽則較接

三.淨度(CLARITY)所謂淨度是指鑽石表面與內部的完美程度而言，鑽石在地底千億萬年的晶化過程，每一顆鑽石都會有或多或少的內含物； 內含物就如同人的胎記與指紋般的獨一無二，而根據內含物的多少與大小及其特色，再加上表面的紋理，以手持10倍放大鏡，給予嚴格分級，做出鑑定報告(鑑定報告書上紅色圖示為內部瑕疵，綠色圖示為表面紋理或瑕疵)

四:車工(cut)"車工是鑽石魔術師" 顏色及淨度條例較差的鑽石，經過優良的切割，可以表現出璀璨耀眼的光彩。反之顏色及淨度條例最優良的D/IF鑽石，若切割品質低劣，則表現出的光彩可用"暗淡無光"四個字來形容，車工的優劣影響鑽石的價錢約10~15%上下，但影響鑽石的光彩則是百分之百，亮光與火彩是鑽石的精神與生命力。所以選擇良好車工條件的鑽石是決對必要的，以下資料可經比對過鑽石鑑定報告書後選擇出良好車工之鑽石

鑽石的應用 • 近來，科學家已經可以成功地仿造天然鑽石的硬度，製造人工鑽石。合成方法有兩種：高溫高壓法（HPHT）和化學氣相沉積法（CVD），其中化學氣相沈積法可以在固體表面鍍上一層鑽石薄膜。這種鑽石薄膜可能很快就會應用於許多領域，諸如摩潤科技、抗蝕塗層、電極、光學玻璃、散熱器、氣體與微粒子感應器、醫用器材的表層塗料等方面。

工程師不斷地發現鑽石在商業上的新用途，比如新力公司利用鑽石薄膜來製造揚聲器，以增加其硬度，從而改善了極高頻聲音重現的品質。這種含有鑽石成分的新一代揚聲器，將很快地提供音樂愛好者最高的聽覺享受。工程師不斷地發現鑽石在商業上的新用途，比如新力公司利用鑽石薄膜來製造揚聲器，以增加其硬度，從而改善了極高頻聲音重現的品質。這種含有鑽石成分的新一代揚聲器，將很快地提供音樂愛好者最高的聽覺享受。

另一項最新的尖端科技是將鑽石應用在醫學方面，在「鑽石鑽頭開拓清潔動脈的新領域」一文中，曾探討了這種名為「高速研磨鑽」（Rotablator）的工具。這種研磨鑽比以往同一型的機器更小，旋轉的速度更快，而且能夠穿過較小的血管，因此可以打碎附著在動脈血管壁上的鈣質沉積斑塊，這些斑塊使得血壓升高，有時還會造成血管阻塞而危及生命。另一項最新的尖端科技是將鑽石應用在醫學方面，在「鑽石鑽頭開拓清潔動脈的新領域」一文中，曾探討了這種名為「高速研磨鑽」（Rotablator）的工具。這種研磨鑽比以往同一型的機器更小，旋轉的速度更快，而且能夠穿過較小的血管，因此可以打碎附著在動脈血管壁上的鈣質沉積斑塊，這些斑塊使得血壓升高，有時還會造成血管阻塞而危及生命。

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