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原標題：科普｜關于人造鉆石，你想了解的問題都在這里！外觀像鉆石并像鉆石一樣閃閃發光就一定是鉆石，對嗎？天然刻面鉆石（左）和人造刻面鉆石（右）。攝影：GIA如今，從珠寶柜臺陳列的無色、閃亮的寶石中挑選出天然鉆石并不容易。在世界各地開采的天然鉆石中，合成鉆石（也稱為人造和實驗室培育）和仿寶石材料可能也有一席之地。對于您看到的可能會感到困惑，并且想知道哪種材料最適合鑲嵌在您的首飾中。天然鉆石是自然奇跡之一。它們由地球深處的單一元素（碳）在高溫高壓環境下，經過數十億年時間形成。這樣的極端地質條件形成了其物理特性——透明度、光學外觀及硬度，從而影響成品鉆石的價值。“天然鉆石指的是地球天然產生的、非常珍貴并罕見的鉆石，”GIA校園與實習班寶石學教學經理BrendaHarwick（布倫達·哈維克）說，“但人造鉆石在市場上也占有一席之地，前提是消費者清楚地知道自己購買的是什麼。還有其他的合成寶石，例如合成紅寶石、祖母綠及藍寶石。因此，對于珠寶行業來說，合成寶石并不是什麼新鮮事。”中國山東的一家工廠正在生產大量的無色HPHT人造鉆石，供貨給珠寶行業。這些無色晶體最重可達3.5克拉。中國山東濟南中烏新材料有限公司。攝影：JianXinLiao（廖建新）GIA珠寶行業使用特殊條款來制造相似的材料：合成（人造、實驗室培育或實驗室制造）和仿品。人造鉆石在實驗室或工廠培育生成。由于人造鉆石具有生長結構和原子級別的缺陷，設備齊全的鑒定所（如GIA）很容易就能將其和天然鉆石區分開來。但是，由于天然鉆石和人造鉆石的一些物理和其他性質相同，即使熟練的珠寶商或訓練有素的寶石學家也不能單憑肉眼來區分它們。嚴格的鑒定需要訓練有素的工作人員在寶石鑒定所使用專業設備進行。合成二氧化鋯石可以制成無色或有色晶體，比如這些大顆晶體。左起：44.49克拉、29.86克拉和56.60克拉。攝影：TinoHammid（蒂諾·哈米德）鉆石仿品只能模仿天然鉆石的外觀。常見的仿品包括無色藍寶石、無色鋯石、合成二氧化鋯石（氧化鋯，CZ）和合成碳硅石（碳化硅）。合成二氧化鋯石和合成碳硅石是市場上最重要的鉆石仿品。它們可能是天然的或在實驗室制造的，但其化學組成或物理性質與天然或人造鉆石完全不同。正因為這一點，寶石學家很容易就能將其區別開來。近無色的合成碳硅石在市場上被當做鉆石仿品出售，用于制作珠寶。圖中所示刻面碳硅石的重量為0.09至0.57克拉，展示了這種材料的外觀。攝影：TinoHammid（蒂諾·哈米德）。近年來，人造鉆石是珠寶柜臺更常討論的話題，這是因為它們在首飾中的使用越來越頻繁。“一些珠寶買家可能會選擇人造鉆石，但前提是他們清楚地知道自己購買的是什麼”，JamesShigley（詹姆斯·希格力）博士說。他是GIA研究團隊的資深成員，數十年來，一直都在研究人造鉆石并發表了很多相關研究結果。購買之前，掌握一些關于人造鉆石的基本知識并知道要提出哪些問題至關重要。人造鉆石是什麼？是真正的鉆石嗎？自20世紀50年代起，人們就開始生產人造鉆石用于工業用途，其在電信、激光光學、醫療保健等領域中得以廣泛應用。1970年，通用電氣的研究員制成了第一顆非常小的寶石級合成鉆石，可以像寶石一樣進行刻面處理。到20世紀80年代中期，其他制造商已能夠生產合成鉆石。起初，這些合成鉆石幾乎都很小，而且呈黃色，但后來合成鉆石的質量不斷提高。如今，無論是無色還是有色寶石級人造鉆石，在首飾中都會使用。60多年來，對天然、人造和經過處理的鉆石的鑒定始終是GIA寶石研究項目的關注重點。這是一組天然彩色鉆石（0.38至1.04克拉）。攝影：RobertWeldon（羅伯特·韋爾登），由KevinSchumacher（凱文·舒馬赫）GIA組拼RobertCrowningshield（羅伯特·克勞寧謝爾德）是GIA在鉆石研究方面的先驅之一，并自1950年起擔任GIA的副總裁數年，他在1970年對通用電氣的一些人造鉆石進行了檢驗。‘鉆石’這種物質被定義為呈立方體結構的碳原子；天然與合成鉆石均由這種物質構成。“天然鉆石與合成鉆石截然不同的形成條件導致兩者的生長結構和原子級別缺陷存在差異。因此，聲稱兩者完全相同的說法具有誤導性”，GIA執行副總裁兼鑒定所和研究室主任TomMoses（湯姆·摩西）說，“如果它們真的完全相同，我們便無法將它們區分開來。”但是，由于其物理和光學特性與天然鉆石基本相同，人造鉆石在經過寶石的加工工藝后和天然鉆石一樣閃閃發光。“成品鉆石的優點之一在于其與光線之間相互作用的獨特方式，而且莫氏硬度非常高（這意味著拋光表面不容易被劃傷或損壞），”Harwick（哈維克）說。“合成鉆石也具有這些性質。”它們的名稱是什麼？有很多不同的術語可以用來描述人工培育的鉆石，比如合成、人造、實驗室培育或實驗室制造等。以上及其他術語均已列入美國聯邦貿易委員會(FTC)的鉆石準則之中。“鉆石行業使用了許多術語來描述這類鉆石，所以，如果能看到任何此類術語，就表明是合成鉆石，”Harwick（哈維克）說，“但可能不會使用‘合成’這一術語。”在高溫高壓合成過程中，壓力機（左）對包含必要成分的中央生長室施加極高的壓力和溫度。成果是立方體和八面體表面（中和右）相結合的人造鉆石晶體。插圖：PeterJohnston（彼得·約翰斯頓），用于GIA教育。它們是如何制造出來的？人造鉆石的生產方式有兩種：高壓高溫法(HPHT)：在實驗室或工廠中創造高壓高溫環境來生產鉆石，也就是模仿天然鉆石在地球深處的形成條件。在生長室中，碳源在熔融金屬中分解，碳原子通過金屬聚集到一顆很小的人造或天然鉆石晶種上，形成形狀獨特的人造鉆石晶體。化學蒸氣沉淀法(CVD)：在實驗室的真空室中使用富含碳的氣體（如甲烷）生產人造鉆石。CVD工藝的制作過程是先將甲烷氣體分子分解成碳和氫原子，然后使其沉積在鉆石晶種上，形成方形扁平的人造鉆石晶體。“和天然鉆石一樣，合成鉆石可以通過人工處理來改變顏色，或者改善其正面外觀和凈度，”Shigley（希格利）說。在化學蒸氣沉淀法(CVD)合成過程中，富含碳的氣體在平坦的鉆石晶種表面沉積，從而形成人造鉆石。人造鉆石在薄層中生長，其最終厚度取決于允許生長的時間（左）。成果為扁平的板狀晶體（中和右），外部覆著一層黑色石墨晶體。插圖：PeterJohnston（彼得·約翰斯頓），用于GIA教育。制造一顆鉆石需要多長時間？在實驗室里制造人造鉆石通常需要幾周時間。相較于天然鉆石在地球深處經歷的數百萬甚至數十億年的形成過程，這個時間可以說是非常短暫了。合成鉆石的制造地分布在哪里？“我們認為，商業化生產用于珠寶首飾的合成鉆石的國家包括中國、烏克蘭、俄羅斯、日本和美國等，”Shigley介紹道。合成鉆石與天然鉆石有什麼區別？由于形成條件不同，天然鉆石和人造鉆石的性質也有差異。晶體形狀：天然鉆石晶體和實驗室培育鉆石的形成溫度所差無幾，但天然鉆石會長成八面體（八個等邊三角形晶面）晶體，而人造鉆石晶體可以長為同時包含八面體和立方體（六個正方形晶面）的晶體。天然和人造生長環境下形成的鉆石晶體的形狀迥然不同。從左至右分別是CVD鉆石、HPHT鉆石和天然鉆石。八面體表面顯示為黃色，立方體表面為藍色。大部分天然鉆石都會生長成八面體（右），但HPHT鉆石（中）通常是立方體和八面體表面的結合。CVD鉆石（左）中完全沒有八面體表面。晶體生長的方向如箭頭所示。虛線代表HPHT鉆石中晶種的位置和CVD鉆石中晶體的邊緣。插圖：PeterJohnston（彼得·約翰斯頓）。“立方體晶面比八面體晶面生長得更快，”Shigley（希格利）說，“它們被保留在合成鉆石上，但沒有保留在天然鉆石上。”鉆石的生長方式取決于生長環境：天然鉆石以八面體晶面結構向外生長HPHT合成鉆石沿八面體和立方體晶面向外生長CVD合成鉆石主要沿一個方向朝上生長（立方體晶面）鉆石原石比較：一顆0.83克拉的天然鉆石晶體（左）和一顆1.02克拉的HPHT晶體（右）。這兩顆晶體均來自GIAResearchCollection（研究收藏）。拍攝：OrasaWeldon（奧拉沙·韋爾登）。內含物：天然和人造鉆石可能包含各種內含物（裂縫、斷裂、其他晶體、空心管），因此它們并不能始終用作寶石鑒定的診斷工具，Shigley（希格利）說。顏色：人造鉆石通常為無色、近無色、淡到深黃色或黃-褐色；較少出現藍色、粉紅色或綠色。和天然鉆石一樣，人造鉆石也可以進行顏色處理，所以任何顏色都有可能。凈度：人造鉆石的凈度有高有低。切工：人造鉆石的切工和天然鉆石一樣－任何切工都有可能。最常見的無色人造鉆石形狀和切工樣式是圓形明亮式。彩色人造鉆石和大型人造鉆石往往會加工成花式形狀，以便保留更多的原有鉆石晶體，盡量避免減輕重量。晶體的形狀也會影響對刻面樣式的選擇。人造鉆石有多大？Harwick（哈維克）說，人造鉆石生產商能夠生產各種尺寸的鉆石，從米粒鉆到重達10克拉或更大的鉆石，應有盡有。一般來說，除了盛產的米粒鉆，大多數商用尺寸都小于2克拉。據Shigley（希格利）介紹，人造成品鉆石的尺寸可分為三類：大尺寸（大約5至10克拉或更大）：這類成品鉆石廣受媒體關注，但相當罕見，并且可能已在寶石檢測鑒定所進行過檢驗和準確鑒定。商用尺寸（大約0.25至2.5克拉）：這類成品鉆石的數量更多，但同樣地，它們可能會被提交給寶石鑒定所進行評估，必然也會進行鑒定。小尺寸或米粒尺寸（大約0.10克拉或更小）：這類成品鉆石的產量最大，但由于尺寸小，檢測更為困難，且并不經常會進行檢測，因此這是珠寶行業面臨的真正鑒定挑戰。各種大型、商用和米粒成品人造寶石在市場上均有售。從左至右，這些高溫高壓(HPHT)鉆石的重量分別為0.41克拉、0.31克拉和0.50克拉，以及三顆米粒大小的鉆石。攝影：OrasaWeldon（奧拉沙·韋爾登）GIA考慮購買人造鉆石……應該注意什麼？確保選擇信譽良好的珠寶店購買任何鉆石首飾，且店內有受過專業教育的寶石學家。他們可以指導您挑選天然和人造鉆石。“銷售人員應該準確、清楚地說明向您展示的是何種寶石。如果他們稱之為‘鉆石’，您可能會認為那是天然鉆石，”Harwick（哈維克）說，“根據FTC的規定，[如果不是天然鉆石]他們需要在描述中稱之為實驗室制造、合成、實驗室培育或制造商制造的鉆石。”向銷售人員詢問寶石是天然鉆石還是人造鉆石，以及他們是如何知道這些信息的。向廣受認可的寶石鑒定所獲取鉆石鑒定證書－這些證書清楚地披露了鉆石的性質。GIA天然鉆石與合成鉆石的證書在外觀上迥然不同。Harwick（哈維克）建議：“對鉆石這類珍貴物品進行投資時，應當索要鑒定證書。”與相應的天然鉆石相比，合成鉆石的生產成本是多少？GIA資深行業分析師RussellShor（羅素·肖爾）表示，無論采用HPHT法還是CVD法，人造鉆石的生產成本都相當高。“人造鉆石的售價是天然鉆石的三分之一甚至更少，這表明人造鉆石通常是根據天然鉆石來定價的，其定價方式并不能反映真正的合成鉆石市場情況，”Shor（肖爾）說。他指出，與大多數技術一樣，創新有可能會降低生產成本，并相應地提高需求量。由于類似于這些（0.22-0.31克拉）用化學蒸氣沉淀法生成的無色寶石級人造鉆石在市場上可以買得到，正確的鑒定就變得尤為重要了。攝影：JianXinLiao（廖建新），由KevinSchumacher（凱文·舒馬赫）GIA組拼。人造鉆石的前景如何？沒有人能確切地知道人造鉆石是否會成為長期的消費者熱門選擇。每個買家在購買前都有自己的考慮因素。“購買天然鉆石還是人造鉆石，具體取決于消費者的偏好，但正確披露鉆石信息至關重要，”GIA研發總監王五一說，“只要鉆石來源得以完全公開，消費者和市場將決定合成鉆石的未來。”來源：GIA小南有話說在這個世界上……即使是鉆石的閃耀、寶石的多嬌、玉石的美妙、珠寶的纖巧，都不及大家的支持與鼓勵！如果覺得這篇文章有意思，不妨轉發分享?如果覺得這篇文章值得參考，請納入收藏?如果喜歡小南的文章，希望你能點個贊?如已閱，就點個“在看”吧?有什麼想說的話，可以提的意見與建議，都歡迎大家留言告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