Diamanten Ausgraben


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On 14.04.2020
Last modified:14.04.2020

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Für den Abbau unter Wasser werden speziell konstruierte Schiffe eingesetzt, auf denen die Diamanten aus dem angesaugten Sand gewaschen werden.

Wirtschaftlich abbaubare Diamantvorkommen treten meist in Kimberlitgestein auf, die mindestens 2,5 Milliarden Jahre alte Gesteinskomplexe durchschlagen haben.

Die Entstehung der diamanthaltigen Kimberlite und damit auch der wesentlichen Diamantvorkommen ist an sogenannte Plumes [23] gebunden; in diesen Bereichen steigt Material aus dem Erdmantel auf, erwärmt die darüberliegende Lithosphäre stark und führt zu Vulkanismus siehe auch Hotspot.

Mikrodiamanten entstehen vor allem bei Meteoriteneinschlägen : Bei den dabei auftretenden hohen Temperaturen und Druckverhältnissen wird irdischer Kohlenstoff so stark komprimiert, dass sich kleine Diamantkristalle und auch Lonsdaleite bilden, die sich aus der Explosionswolke ablagern und noch heute in der Umgebung von Meteoritenkratern wie dem Barringer-Krater nachgewiesen werden können.

Mikrodiamanten kommen auch in Fundstücken von Eisenmeteoriten und ureilitischen Achondriten vor, wo sie vermutlich durch Schockereignisse aus Graphit gebildet wurden.

Die Herstellung synthetischer Diamanten gelang erstmals am Seit ist es mit Hilfe des sogenannten Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahrens HPHT — englisch: high-pressure high-temperature möglich, künstliche Diamanten herzustellen.

Bei diesem Verfahren wird Graphit in einer hydraulischen Presse bei Drücken von bis zu 6 Giga pascal Unter diesen Bedingungen ist Diamant die thermodynamisch stabilere Form von Kohlenstoff, so dass sich der Graphit zu Diamant umwandelt.

Dieser Umwandlungsprozess kann unter Beigabe eines Katalysators beschleunigt werden meist Eisencarbonyl. Auch mit Katalysator dauert der Umwandlungsprozess immer noch einige Wochen.

Weitere Verfahren zur Erzeugung hoher Temperaturen und Drücke sind die sogenannte Detonationssynthese und die Schockwellensynthese.

Der Sprengstoff liefert die benötigte Energie und ist gleichzeitig Kohlenstoffträger. Der nötige Druck zur Umwandlung von Kohlenstoffmaterial in Diamant wird bei der Schockwellensynthese durch das Einwirken einer externen Schockwelle, ebenfalls ausgelöst durch eine Explosion, herbeigeführt.

Durch die Explosion wird eine mit Kohlenstoffmaterial gefüllte Kapsel komprimiert. Diese Kraft bewirkt eine Umwandlung des innen liegenden Kohlenstoffmaterials in Diamant.

Industriediamant ist ebenso hart wie natürlicher Diamant. Eine Alternative zur Herstellung künstlicher Diamanten ist die Beschichtung von Substraten mit Hilfe der chemischen Gasphasenabscheidung engl.

Ausgangsstoff dabei ist typischerweise ein Gasgemisch aus Methan und Wasserstoff , wobei ersteres als Kohlenstoffquelle dient.

Mit atomarem Wasserstoff gelingt es, Graphit selektiv zu zersetzen und die Bildung von Diamant zu begünstigen. Atomarer Wasserstoff H entsteht in einem thermisch oder elektrisch aufgeheizten Plasma aus molekularem Wasserstoffgas H 2.

Es lassen sich dann Wachstumsraten von mehreren Mikrometern pro Stunde erreichen. Diese Schichten vereinigen gleichzeitig eine sehr hohe Härte und sehr gute Gleitreibungseigenschaften.

In ihnen liegt, je nach Beschichtungsparametern, eine Mischung von sp 2 - und sp 3 - hybridisierten Kohlenstoffatomen vor. Es handelt sich daher bei diesen Schichten nicht um Diamant.

Über die Steuerung des Prozesses und der Wahl des Precursormaterials können viele Arten von harten wasserstofffreien bis hin zu sehr elastischen wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschichten erzeugt werden.

Methan im Plasma Kohlenstoff frei wird und sich abscheidet, andererseits sorgt ein hoher Anteil atomaren Wasserstoffs im Plasma dafür, dass alle nicht diamantartig abgeschiedenen Strukturen wieder abgetragen werden.

Das vielversprechendste Substrat zur heteroepitaktischen Herstellung von Diamantscheiben ist eine Mehrschichtstruktur aus einer Iridiumschicht auf Yttrium -stabilisiertem Zirconium IV -oxid YSZ , das auf einem einkristallinen Silicium - Wafer abgeschieden wurde.

Dieser kommerziell erfolgreiche Weg liefert Diamantpulver in verschiedenen Feinheiten. Die synthetisch hergestellten Rohdiamanten werden zunächst mechanisch zerkleinert Mahlen in Kugelmühlen.

Verunreinigungen aus Rückständen der Edukte auf der Oberfläche der Diamantpartikel, wie nicht brennbare Verunreinigungen oder nicht umgewandelte Graphitreste, werden chemisch entfernt.

Die Klassierung erfolgt bei gröberen Körnungen durch Siebung. Mikrokörnungen hingegen müssen sedimentiert werden. Hierzu wird das Diamantpulver in ein Wasserbecken gegeben.

Mit Hilfe des Stokesschen Gesetzes kann die Sedimentationsgeschwindigkeit eines sphärischen Partikels berechnet werden. Die oberen Schichten des Wasser-Diamantpulver-Gemischs werden nach einer jeweiligen Sedimentationsdauer vorsichtig abgesaugt und physikalisch getrocknet.

Der Effekt beruht auf einem Defekt im Kristallgitter. Anwendungen des gesundheitsverträglichen Kohlenstoffs werden vor allem in der Medizin prognostiziert.

In der industriellen Technik ist er deshalb weit verbreitet in Schleif -, Läpp - und Polier -Prozessen. Der Diamant weist eine monokristalline Gitterstruktur auf, die Gleitebenen sind parallel zur optischen Achse Ebene orientiert.

Bei Belastung bricht das monokristalline Diamantkorn entlang der parallelen Spaltebenen. Hierdurch entstehen Körner in blockiger Form mit scharfen Schneidkanten.

Ein polykristalliner Industrie- Diamant Vielkristall ist aus einer Vielzahl winziger Diamantkörner zusammengesetzt. Bei Belastung brechen kleine Ecken und Kanten aus dem Diamantkorn heraus, so dass immer wieder neue, scharfe Schneidkanten entstehen Selbstschärfungseffekt.

Durch diese Charakteristik werden hohe Abtragsraten und zugleich feinste Oberflächen erreicht. Er eignet sich für das Läppen und Polieren extrem harter Materialien, wie beispielsweise Keramik oder Saphirglas.

Nanodiamantpulver findet in verschiedenen Anwendungen und Forschungsgebieten Verwendung. Nanodiamanten haben beispielsweise perfekte Schmiereigenschaften und werden daher Schmierölen zugesetzt.

Ein weiteres Einsatzgebiet für Nanodiamanten soll die Krebstherapie sein. Das monokristalline Naturdiamantpulver wird bevorzugt für die Herstellung galvanisch gebundener Diamantwerkzeuge verwendet.

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