Незважаючи на успішне отримання алмазу із графіту методом НВТ, доведення до масового виробництва технічного алмазного порошку, а також усупереч негативній реакції на ідеї отримання алмазу лише в результаті поліморфного перетворення графіту при високих Т, р – параметрах у рівноважних умовах, питання хімічного синтезу із різних вуглецевовмісних сполук у нерівноважних умовах без визначальної ролі високого тиску постійно обговорювалися. Здійснювався пошук нових шляхів штучного отримання алмазів. У таблиці 1.7 наведені стислі відомості про перші успішні спроби хімічного синтезу алмазу.
На жаль, дослідження Б.Спіцина і Б.Дерягіна, А.Руденка та деяких інших вчених довгий час не підтримувалися і навіть гальмувалися прихильниками синтезу алмазу із графіту в рівноважних умовах, а відтак їх результати залишалися невідомими науковому світу. У наш час хімічний синтез алмазу в усьому світі успішно здійснюється за допомогою методів CVD (хімічне осадження із газової фази) з різною активацією газової фази, методом хімічних транспортних реакцій тощо.
Однією із причин неприйняття ідеї хімічного синтезу без тиску побічниками синтезу алмазу шляхом поліморфного перетворення графіту при високих тисках і темпера
Таблиця 1.7 – Стислі відомості про історію зародження хімічного синтезу алмазу
Автор
Рік
Джерело вуглецю
Б. Спіцин,
Б. Дерягін
1956
(патент – 1980)
Потік чотирибромистого карбону або інші вугле-цевовмісні сполуки
А. Руденко
1957
Із оксиду карбону, його суміші з воднем, суміші метану з діоксидом карбону за наявності іонних каталізаторів
В. Еверсол
1958
Потік оксиду карбону або інші вуглецевовмісні гази
Г. Гібтман
1964
Вуглецевовмісна газова суміш (газовим способом – оксид вуглецю) в при-сутності каталізаторів
Фірма “Сіменс”
1964
Циклопентан, циклогек-сан, вуглецеводні за наявності каталізаторів
Г.Бінкман
1965
Пара вуглецю
Дж. Ангус та ін.
1968-1971
Метан
Д. Федосєєв
Б. Дерягін
1970
Метан
турах була відсутність теоретичного обґрунтування можливості такого синтезу та роз’яснення механізму хімічних реакцій утворення алмазної речовини.
У 60-х роках ХХ ст. був проведений хімічний синтез алмазу в відкритих каталітичних системах з використанням як каталізаторів іонів легких та інших металів у розплавах. Алмаз у вигляді епітаксіальної плівки алмазної речовини нарощувався із газової фази (СО, СО+Н2, СН4+СО2) при 1070-1230 К та атмосферному тиску на монокристал природного алмазу або алмазні порошки.
На рисунку 1.19 наведені результати серії дослідів із сумішами СН4+СО3 різного складу при температурах 1080-1230 К.
Рисунок 1.19 - Нарощення алмазної речовини на монокристал алмазу при поліконденсації суміші СН4+СО2 за наявності розплаву гідроксиду калію при 1180 (1), 1200 (2) та 1230 К (3). Мас. % та об. %- масові та об’ємні %
Як бачимо із рисунка 1.19, нарощення алмазної речовини на алмазний кристал згідно з реакцією (1.19) відбувається в дуже вузькому інтервалі концентрації в суміші.
Максимальна швидкість нарощення алмазної речовиниuут(ал) = 7?10-4 мг ал/мм2?год (0,2 мкм/год) відбувається при 480 К і 30 об.% СН4 в суміші (крива 1).
При зростанні температури швидкість алмазоутво-рення зменшувалася (криві 2 і 3 на рис. 1.19), а оптимальна концентрація метану в суміші збільшувалася до 45% при 1230 К. Наведені дані свідчать про те, що інтервал умов, за яких відбувається нарощення алмазного кристалу, дуже вузький. Малу швидкість цього процесу не вдається збільшити за рахунок зміни каталізаторів. Остання обставина стала причиною того, що хімічний синтез алмазу з активацією мономерів поліконденсації в газовій фазі не використовується в практиці отримання алмазної речовини та поступився способу НВТ, який забезпечує перетворення графіту в алмазі із великою швидкістю.
