Читать «Большая Советская Энциклопедия (АЛ)» онлайн - страница 216

  Химический состав А. определён в конце 18 в. Это дало начало многочисленным попыткам получения искусственного (синтетического) А. в различных странах. Надёжные результаты синтеза А. получены в середине 50-х гг. 20 в. почти одновременно в нескольких странах (США, Швеция, ЮАР).

  В Советском Союзе А. впервые синтезированы в институте физики высоких давлений под руководством академика АН СССР Л. Ф. Верещагина. Промышленное производство А. было развито совместно с Украинским институтом сверхтвёрдых материалов. О получении синтетического А. в СССР было объявлено на Июльском пленуме ЦК КПСС (1960).

  А. является кристаллической модификацией углерода стабильной лишь при высоком давлении. Давление между А. и графитом при абсолютном нуле (0 К= —273,16°С) составляет около 1500 Мн/м² (15 кбар ) и возрастает с увеличением температуры (рис. 2, граница между 4 и 5 ). При давлении, меньшем равновесного, устойчив графит, а при более высоком — А. Однако взаимные превращения А. в графит и графита в А. при давлении, соответственно меньшем или большем равновесного, происходят с заметной скоростью только при достаточно высоких температурах. Поэтому А. при нормальном давлении и температурах до 1000°С сохраняется практически неограниченное время (метастабильное состояние ).

  Непосредственное превращение графита в А. требует высокой температуры и соответственно высокого давления (7 на рис. 2). Поэтому для облегчения синтеза используют различные агенты, способствующие разрушению или деформации кристаллической решётки графита, или снижающие энергию, необходимую для её перестройки. Такие агенты могут оказывать каталитическое действие. Процесс синтеза А. объясняют также растворением графита или образованием неустойчивых соединений с углеродом, который, выделяясь из раствора или при распаде соединений, кристаллизуется в виде А. Роль таких агентов могут играть некоторые металлы (например, железо, никель и их сплавы).

  Необходимое для синтеза давление создаётся мощными гидравлическими прессами (усилием в несколько и десятки Мн, или в сотни и тыс. тс ), в камерах с твёрдой сжимаемой средой (см. ). В сжимаемой среде располагается нагреватель, содержащий реакционную смесь, состоящую из графита (или др. углеродсодержащего вещества) и металла, облегчающего синтез А. После создания нужного давления смесь нагревается электрическим током до температуры синтеза, который длится от нескольких секунд до нескольких часов (обычно нескольких минут достаточно для образования кристаллов с линейными размерами в десятые доли мм ). Для сохранения полученных А. в нормальных условиях (в метастабильном состоянии) прореагировавшая смесь охлаждается до комнатной температуры, а затем снимается давление.

  Вещества, применяемые при синтезе или добавляемые к реакционной смеси, могут входить в А. в виде примесей, обусловливая при этом некоторые их свойства(в первую очередь электрические и оптические). Например, примесь бора сообщает кристаллам А. окраску от светло-синей до тёмно-красной; бор и алюминий придают А. определённые температурные зависимости электросопротивления. Форма и окраска кристаллов зависят также от температурного режима: для синтеза при высокой температуре характерны более совершенные прозрачные октаэдрические кристаллы. Снижение температуры приводит к появлению кубооктаэдрических и кубических кристаллов, а в низкотемпературной области обычно образуются чёрные кубические кристаллы. Микроскопические кристаллы А. могут получаться и без участия катализаторов при сжатии графита в . Этот метод пока не получил промышленного применения. Разработаны также методы синтеза А. в области устойчивости графита (9 на рис. 2).