莫桑石
編輯莫桑石 (/?m??s??na?t/) 是天然存在的碳化硅及其各種結晶多晶型物。 它的化學式為 SiC,是一種稀有礦物,由法國化學家 Henri Moissan 于 1893 年發現。由于其硬度、光學特性和導熱性,碳化硅可用于商業和工業應用。
背景
編輯礦物莫桑石是亨利·莫桑 (Henri Moissan) 于 1893 年在檢查位于亞利桑那州暗黑破壞神峽谷 (Canyon Diablo) 的隕石坑中的巖石樣本時發現的。起初,他錯誤地將晶體識別為鉆石,但在 1904 年,他將晶體識別為碳化硅。 在 Moissan 的發現前兩年,Edward G. Acheson 在實驗室合成了人造碳化硅。
碳化硅的礦物形式是為了紀念莫桑后來的生活而命名的。
地質產狀
編輯天然形式的莫桑石仍然非常稀有。 直到 1950 年代,除了碳質球粒隕石中的太陽前顆粒外,沒有發現其他莫桑石來源。 然后,在 1958 年,在懷俄明州的上地幔綠河組中發現了莫桑石,并于次年在俄羅斯遠東雅庫特的一個鉆石礦中發現了超鎂鐵巖金伯利巖中的內含物。 然而,直到 1986 年,美國地質學家查爾斯·米爾頓 (Charles Milton) 才質疑自然界中是否存在莫桑石。
發現表明它天然存在于鉆石、包體和其他超基性巖石(如鉀鎂鐵礦)中。
隕石
編輯對默奇森隕石中發現的碳化硅顆粒的分析揭示了碳和硅的異常同位素比率,表明來自太陽系外的地外起源。 99% 的碳化硅顆粒起源于富含碳的漸近巨星分支星。 從它們的紅外光譜推斷,碳化硅通常存在于這些恒星周圍。 由于人造研磨工具產生碳化硅 (SiC) 污染,在峽谷暗黑破壞神隕石和其他地方發現碳化硅長期以來一直受到挑戰。
物理性質
編輯晶體結構通過類似于鉆石的強共價鍵結合在一起,使莫桑石能夠承受高達 52.1 吉帕的高壓。 顏色變化很大,在鉆石顏色分級表上從 D 到 K 分級。
來源
編輯當今碳化硅的所有應用都使用合成材料,因為天然材料非常稀缺。
早在 1824 年,瑞典化學家 J?ns Jacob Berzelius 就首先提出了自然界中可能存在硅碳鍵的想法 (Berzelius 1824)。 1891 年,愛德華·古德里奇·艾奇遜 (Edward Goodrich Acheson) 生產出可行的礦物,可以替代金剛石作為研磨和切割材料。 這是可能的,因為莫桑石是已知最硬的物質之一,其硬度僅低于金剛石,可與立方氮化硼和硼相媲美。 純合成碳硅石也可以通過預陶瓷聚合物聚(甲基硅烷)的熱分解制成,不需要粘合基質,例如鈷金屬粉末。
某些形式的單晶碳化硅已用于制造高性能半導體器件。 由于碳化硅的天然來源稀少,而且只有特定的原子排列對寶石學應用有用,位于北卡羅來納州的 Cree Research, Inc. 成立于 1987 年,開發了一種生產大型碳化硅單晶的商業工藝。 Cree 是單晶碳化硅生長的世界xxx者,主要用于電子產品。
1995 年,由查爾斯·埃里克·亨特 (Charles Eric Hunter) 掌舵的 C3 Inc. 成立了 Charles & Colvard Ltd.(后來更名為 Charles & Colvard)銷售寶石級莫桑石。 查理斯 Colvard 是xxx家根據美國專利 US5723391 A 生產和銷售合成碳硅石的公司,該專利由北卡羅來納州的 C3 Inc. 首次申請。
應用
編輯莫桑石于 1998 年作為鉆石替代品引入珠寶市場,繼 Charles & Colvard(以前稱為 C3 Inc.)獲得了創造和銷售實驗室生長碳化硅寶石的專利,成為xxx家這樣做的公司。 到 2018 年,全球范圍內原始工藝的所有專利都已到期。
查理斯 Colvard 目前生產和銷售商標為 Forever One、Forever Brilliant 和 Forever Classic 的莫桑石首飾和裸石。 其他制造商以 Amora 等商標名稱銷售碳化硅寶石。
在礦物硬度的莫氏硬度表(以金剛石為上限,10)中,莫桑石的等級為 9.25。 作為鉆石的替代品,莫桑石具有一些超過鉆石的光學特性。 它作為鉆石的低價替代品銷售,不涉及用于提取天然鉆石的昂貴采礦作業。
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