“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”這句膾炙人口的廣告語你是否聽過？有人稱他為二十世紀(jì)最精彩的營(yíng)銷騙局，也有人說，它的成功是現(xiàn)代營(yíng)銷史上教科書般的經(jīng)典案例。不管如何評(píng)價(jià)，1949年，這一句廣告如同愛情爆炸一般，響徹全球，并且成功地把鉆石帶進(jìn)了市場(chǎng)。
說起鉆石，大家會(huì)想到什么關(guān)鍵詞，嚴(yán)苛的生長(zhǎng)環(huán)境？經(jīng)年累月的生長(zhǎng)周期？純凈無瑕的絕美外觀？極低的產(chǎn)出率？
但假如，有一種發(fā)達(dá)的技術(shù)使得一顆鉆石的生長(zhǎng)周期從以“億年”計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)?span>幾個(gè)星期；與鉆石一樣純凈，品質(zhì)甚至更勝一籌；價(jià)格卻比天然鉆石低上50%的售價(jià)，你會(huì)為他買單嗎？
今天為大家介紹一下合成鉆石。
合成鉆石 (圖源：GIA)
01 如何在實(shí)驗(yàn)室培育鉆石？
合成鉆石是通過高溫高壓環(huán)境模擬天然鉆石的形成環(huán)境研發(fā)出的鉆石。依據(jù)制作工藝，分為“化學(xué)氣相沉積法鉆石（CVD鉆石）”和“高溫高壓法鉆石（HPHT鉆石）”。二者均有各自的優(yōu)勢(shì)，CVD法發(fā)展迅速，HPHT法則可產(chǎn)出10克拉以上的高品質(zhì)鉆石。
兩種合成方法的原石與刻面寶石 (圖源：GIA)
高溫高壓法（HTHP）
HTHP法合成鉆石 (圖源：GIA)
采用靜態(tài)高壓法中的高溫高壓溶劑法(溫度梯度法)合成技術(shù)，該方法模擬天然鉆石形成的溫度壓力環(huán)境（通常壓力在5~6GPa，溫度為1300℃~1600℃），通過金屬觸媒溶劑(如Fe，Ni，Co等及其合金)降低石墨相變?yōu)殂@石的條件，使石墨在較高溫區(qū)溶解，鉆石在較低溫區(qū)的籽晶上生長(zhǎng)。
化學(xué)氣相沉淀法（CVD）
CVD法合成鉆石 (圖源：GIA)
以低分子碳?xì)浠衔铮淄镃H、乙炔CH2、苯C6H6等）為原料所產(chǎn)生的氣體與氫氣混合（有的還加入氧氣），在一定的溫壓條件下使碳?xì)浠衔镫x解，在等離子態(tài)時(shí)生成碳離子，然后在電場(chǎng)的引導(dǎo)下，碳離子在金剛石或非金剛石（Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等）襯底上生長(zhǎng)出多晶金剛石薄膜層。
02 合成最大的鉆石？
如果單純討論最大的寶石級(jí)刻面合成鉆石來看，目前最大的寶石級(jí)合成鉆石是2021年IGI（國(guó)際寶石研究院）公布的一顆14.6ct CVD合成鉆石。此前最大的CVD合成鉆石紀(jì)錄是由中國(guó)上海征世科技合成培育為12.75ct的“Shining Love”鉆石，其原石重達(dá)46.20ct。
14.6ct CVD合成鉆石(上)
12.75ct 'shing love'鉆石(下)
(圖源：IGI)
當(dāng)然，2019年，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所功能碳素材料實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)，利用甲烷氣體中分裂出的碳原子沉積在“種晶”的方法，培育出生長(zhǎng)速度可達(dá)每小時(shí)0.007毫米的寶石級(jí)合成鉆石，按照這個(gè)速度，七天就可以“培育”出一顆1克拉大小的鉆石，這種方法可以最大可以培育出10克拉的合成鉆石。
圖源: CCTV2
但是”
當(dāng)我們跳脫開合成鉆石僅限于寶石級(jí)，作為首飾這一用途以外；合成鉆石或者說合成金剛石也可以成為國(guó)之重器。合成金剛石作為超硬超導(dǎo)材料，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工生產(chǎn)、電子、軍工、航天航空等領(lǐng)域。最常見的用途就是，借助其高硬度的特性，用來制作手術(shù)刀、牙科器械等。
圖源：Matthhias
2017年，歷時(shí)26年的德國(guó)奧格斯堡大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)用“異質(zhì)外延生長(zhǎng)技術(shù)”合成155ct的CVD單晶體金剛石。雖然這個(gè)直徑92mm的“盤狀”金剛石的厚度僅有1.6mm，但155ct的重量足以震驚世界……
通俗介紹該實(shí)驗(yàn)的原理是，在低壓條件下，采用一定方法激活含碳?xì)怏w，使其中的碳原子在基底上過飽和沉積、生長(zhǎng)成鉆石。該文章 (Ion bombardment induced buried lateral growth: the key mechanism for the synthesis of single crystal diamond wafers) 發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上。
圖源：Matthhias
03 合成鉆石分級(jí)到底有無必要？
我們都知道，天然鉆石有一套由GIA（Gemological Institute of America 美國(guó)寶石學(xué)院）建立的完整4C分級(jí)體系（是衡量一顆鉆石價(jià)值與品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，指鉆石的克拉重量Carat weight、凈度Clarity、色澤Color、切工Cut）。那么合成鉆石是否需要呢？
不同顏色與切工的合成鉆石
(圖源：GIA)
很簡(jiǎn)單，消費(fèi)者需要，它就應(yīng)運(yùn)而生。我們既不能被“合成鉆石就是在人為提供的最適合鉆石生長(zhǎng)的環(huán)境中生長(zhǎng)的鉆石，因?yàn)榻咏硐霠顟B(tài)所以有品質(zhì)保障”的說法一葉障目，也不能因?yàn)椤昂铣摄@冒充天然鉆的騙局”而因噎廢食，拒絕所有的培育鉆石。
2019年3月6日，HRD（Hoge Raad Voor Diamant 比利時(shí)鉆石高階層會(huì)議）宣布更新其實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)鉆石分級(jí)體系：顏色描述由5個(gè)更新為13個(gè)，D為最高等級(jí)，SZ為最低等級(jí)。新證書還包括10個(gè)凈度等級(jí)，從放大鏡下無瑕（LC）到P3（肉眼有瑕）。
2019年7月，GIA也為檢測(cè)出的合成鉆石出具證書證書，對(duì)于合成鉆石，其顏色、凈度的各個(gè)等級(jí)的名稱都跟天然鉆石不同。此外，分級(jí)證書隨附的二維碼還將提供培育鉆石的生長(zhǎng)信息，鉆石后期的凈度處理過程也將被列出。
HRD的合成鉆石證書（上）
GIA的合成鉆石鉆石（下）
04 合成鉆石的價(jià)格？
鉆石的高昂價(jià)格是阻礙人們購(gòu)買的一大因素，合成鉆石以相對(duì)親民的價(jià)格俘獲了人們芳心。
目前，同等品質(zhì)的合成鉆石的售價(jià)大約為天然鉆石的50%～70%，但隨著技術(shù)的進(jìn)步生產(chǎn)成本會(huì)遞減，在未來合成鉆石的成本有可能會(huì)降到同等品質(zhì)天然鉆石的價(jià)格10%～30%。
根據(jù)摩根士丹利的調(diào)研報(bào)告預(yù)計(jì)，小顆粒合成鉆石的市場(chǎng)價(jià)格將降到同等級(jí)別天然鉆石的50%，而大顆粒合成鉆石的價(jià)格有可能降到同等級(jí)別天然鉆石的30%。摩根士丹利還預(yù)測(cè)，雖然目前合成鉆石銷售額在全球市場(chǎng)中僅占1%，但隨著工藝質(zhì)量和鉆石尺寸的快速提升，合成鉆石在寶石市場(chǎng)的份額仍會(huì)不斷增加。
圖源：CCTV2
但事實(shí)上，盡管每年合成鉆石的市場(chǎng)占比都在穩(wěn)步上升，2021年它在市場(chǎng)中所占的比率也還不到4%，全球鉆石的市場(chǎng)仍牢牢掌握在天然鉆石手中。合成鉆石與天然鉆石，誰會(huì)在未來更閃耀呢？
有學(xué)者曾經(jīng)打過這樣一個(gè)比方：“天然鉆石和人工鉆石的區(qū)別就好比河流里的冰和冰箱里的冰的區(qū)別?！彼远卟o本質(zhì)差別。但其頭頂?shù)摹昂铣伞倍謪s也讓人卻步。合成鉆石真的是鉆石嗎？“人工合成”出的首飾又是否違背了“真愛”的定義呢？如此局面使戴比爾斯公司坐不住了，為了鞏固天然鉆石市場(chǎng)的城池，戴比爾斯又推出了一句全新的廣告詞——“真實(shí)才是稀有的，真實(shí)的才是鉆石?！?/strong>
圖源：戴比爾斯公司（DeBeers）
可合成鉆石市場(chǎng)的這塊蛋糕實(shí)在太大，昔日的天然鉆石巨頭也忍不住想來分一杯羹。在2018年，戴比爾斯公司也只好“放下身段”，推出了一個(gè)專做實(shí)驗(yàn)室合成鉆石的珠寶品牌——“LightBox”。他們的宣傳語是“我們的使命是讓更多的人更經(jīng)常地享受到鉆石的光芒?！?/strong>
圖源：Lightbox
05 結(jié)語
這些個(gè)“有趣”的見聞或許也在告訴我們，我們無法用三言兩語輕易定下斷論。答案應(yīng)該由你們來回答，由市場(chǎng)來決定，由時(shí)間來見證。未來不可知，很多東西還有待觀察。任何觀點(diǎn)和資訊，都可以作為參考，但絕不是唯一的“教科書”。
所以，你會(huì)為合成鉆石買單嗎？
美編：林潔（江西師范大學(xué)）
校對(duì)：周星星（上海海洋大學(xué)） 劉淇郡（成都理工大學(xué)）
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