Муассанит - Moissanite

Муассанит
Муассанит-USGS-20-1001d-14x-.jpg
Общий
КатегорияМинеральная разновидность
Формула
(повторяющийся блок)		SiC
Классификация Струнца1.DA.05
Кристаллическая системаПолитип 6H, наиболее распространенный: шестиугольник
Кристалл классПолитип 6H: дигексагональная пирамидальная (6 мм)
Символ HM: (6 мм)
Космическая группаПолитип 6H: P63MC
Идентификация
ЦветБесцветный, зеленый, желтый
Хрустальная привычкаОбычно встречается в виде включений в других минералах.
Расщепление(0001) нечеткое
ПереломКонхоидальные - трещины, развивающиеся в хрупких материалах, характеризующихся плавно изогнутыми поверхностями, например, кварц.
Шкала Мооса твердость9.5
БлескАдамантин в металлический
Полосазеленовато-серый
Прозрачностьпрозрачный
Удельный вес3.218–3.22
Показатель преломленияпω= 2,654 п.ε=2.967, Двулучепреломление 0,313 (форма 6H)
Ультрафиолетовый флуоресценцияОранжево-красный
Температура плавления2730 ° C (разлагается)
Растворимостьникто
Другие характеристикиНе радиоактивный, немагнитный
Рекомендации[1][2][3]

Муассанит /ˈмɔɪsəпаɪт/[4] встречается в природе Карбид кремния и его различные кристаллические полиморфы. Он имеет химическую формулу SiC и является редким минералом, открытым французским химиком. Анри Муассан в 1893 году. Карбид кремния используется в коммерческих и промышленных целях благодаря своей твердости, оптическим свойствам и теплопроводности.

Фон

Минеральный муассанит был обнаружен Анри Муассаном при исследовании образцов горных пород из метеоритного кратера, расположенного в Каньон Диабло, Аризона в 1893 году. Сначала он ошибочно идентифицировал кристаллы как алмазы, но в 1904 году он идентифицировал кристаллы как карбид кремния.[5][6] Искусственный карбид кремния был синтезирован в лаборатории Эдвард Г. Ачесон всего за два года до открытия Муассана.[7]

Минеральная форма карбида кремния позже была названа муассанитом в честь Муассана. Открытие в Каньон Дьябло метеорит и другие места долгое время подвергались сомнению, поскольку карборунд загрязнение от искусственных абразивных инструментов.[8]

Геологическое проявление

До 1950-х годов не было другого источника муассанита, кроме метеоритов. Затем, в 1958 году, муассанит был обнаружен в Формация Грин Ривер в Вайоминг и в следующем году, как включения в кимберлит из алмазной шахты в Якутия.[9] Однако еще в 1986 году американский геолог Чарльз Мильтон поставил под сомнение существование муассанита в природе.[10]

Муассанит в его естественной форме остается очень редким. Он был обнаружен только в нескольких породах, от верхняя мантия рок для метеориты. Открытия показывают, что он встречается в природе в виде включений в алмазах, ксенолиты, и тому подобное ультраосновные породы в качестве кимберлит и лампроит.[8] Он также был идентифицирован как пресолнечные зерна в углистый хондрит метеориты.[11]

Метеориты

Анализ зерен карбида кремния, обнаруженных в Метеорит Мерчисон обнаружил аномальные изотопные отношения углерода и кремния, указывающие на происхождение за пределами Солнечной системы.[12] 99% этих зерен карбида кремния происходят из богатых углеродом асимптотическая ветвь гигантов звезды. Карбид кремния обычно находится вокруг этих звезд, как следует из их инфракрасных спектров.[13]

Источники

Все применения карбида кремния сегодня используют синтетический материал, так как натурального материала очень мало.

Карбид кремния был впервые синтезирован Йенс Якоб Берцелиус, который наиболее известен своим открытием кремний.[14] Лет спустя, Эдвард Гудрич Ачесон произвел жизнеспособные минералы, которые могли заменить алмаз в качестве абразивного и режущего материала. Это было возможно, так как муассанит - одно из самых твердых веществ из известных, его твердость чуть ниже, чем у алмаз и сопоставимы с кубическими нитрид бора и бор.

Чистый синтетический муассанит может быть изготовлен из термическое разложение прекерамического полимера поли (метилсилин), не требующая связывающей матрицы, например, порошок металлического кобальта.

Физические свойства

Основная статья: Карбид кремния

Кристаллическая структура удерживается прочным ковалентная связь похожи на бриллианты,[5] что позволяет муассаниту выдерживать высокое давление до 52,1 гигапаскали.[5][15] Цвета сильно различаются и варьируются от D до K на шкала оценки цвета алмаза.[16]

Приложения

Основная статья: Карбид кремния § Использование
Обручальное кольцо из муассанита

Муассанит был представлен на ювелирном рынке в 1998 году после Чарльз и Колвард, ранее известная как C3 Inc., получила патенты на создание и продажу выращенных в лаборатории драгоценных камней карбида кремния, став первой фирмой, сделавшей это. К 2018 году срок действия всех патентов во всем мире истек. Charles & Colvard в настоящее время производит и продает ювелирные изделия из муассанита и отдельные драгоценные камни под торговыми марками. Forever One, Навсегда блестящий, и Forever Classic.[17]Другие производители продают драгоценные камни из карбида кремния под торговыми марками, такими как Амора. Во многих развитых странах использование муассанита в ювелирных изделиях контролировалось патентами Charles & Colvard; Срок действия этих патентов истек в августе 2015 года в США, в 2016 году в большинстве других стран и в 2018 году в Мексике.[18][19][20]

Муассанит считается алмазная альтернатива, с некоторыми оптическими свойствами, превосходящими свойства алмаза. Он продается как более дешевая альтернатива алмазу, который также требует менее эксплуататорских методов добычи. Поскольку некоторые из его свойств очень похожи на алмаз, муассанит может использоваться для мошенничества. Испытательное оборудование на основе измерения теплопроводность в частности, может дать обманчивые результаты. Шкала твердости минералов Мооса Муассанит имеет рейтинг 9,5, алмаз - 10 (по определению).[3]В отличие от алмаза муассанит проявляет термохромизм, так что нагревание постепенно приведет к изменению цвета, начиная примерно с 65 ° C (150 ° F). Более практичным тестом является измерение электрическая проводимость, который покажет более высокие значения для муассанита. двулучепреломляющий, что хорошо видно, а алмаз - нет.[21]

Из-за своей твердости он может использоваться в экспериментах при высоком давлении как замена алмаза (см. ячейка с алмазной наковальней ).[5] Поскольку крупные алмазы обычно слишком дороги для использования в качестве наковальни, муассанит чаще используется в экспериментах с большими объемами. Синтетический муассанит также интересен электронный и тепловых приложений, потому что его теплопроводность похож на бриллиант.[15] Ожидается, что мощные электронные устройства из карбида кремния найдут применение при разработке схем защиты, используемых для двигателей, приводы, а также системы хранения энергии или импульсные системы питания.[22] Здесь также выставлены термолюминесценция,[23] делая его полезным в радиации дозиметрия.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Муассанит. Webmineral
  2. ^ Муассанит. Миндат
  3. ^ а б Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Блад, Кеннет В. и Николс, Монте К. (ред.) «Муассанит». Справочник по минералогии. Минералогическое общество Америки
  4. ^ «Муассанит». Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
  5. ^ а б c d Сюй Дж. И Мао Х. (2000). «Муассанит: окно для экспериментов при высоком давлении». Наука. 290 (5492): 783–787. Bibcode:2000Sci ... 290..783X. Дои:10.1126 / science.290.5492.783. PMID  11052937.
  6. ^ Муассан, Анри (1904). "Nouvelles recherches sur la météorité de Cañon Diablo". Comptes rendus. 139: 773–786.
  7. ^ Смит, Кэди. «История и применение карбида кремния». Муассанит и Ко. Получено 2 февраля 2016.
  8. ^ а б Di Pierro S .; Gnos E .; Grobety B.H .; Армбрустер Т .; и другие. (2003). «Породообразующий муассанит (природный α-карбид кремния)». Американский минералог. 88 (11–12): 1817–1821. Bibcode:2003AmMin..88.1817D. Дои:10.2138 / am-2003-11-1223. S2CID  128600868.
  9. ^ Bauer, J .; Fiala, J .; Hřichová, R. (1963). «Природный α – карбид кремния». Американский минералог. 48: 620–634.
  10. ^ Belkin, H.E .; Дворник, Э. Дж. (1994). «Мемориал Чарльза Мильтона 25 апреля 1896 г. - октябрь 1990 г.» (PDF). Американский минералог. 79: 190–192.
  11. ^ Yokoyama, T .; Рай, В. К .; Александр, C. M. O’D .; Lewis, R. S .; Карлсон, Р. У .; Shirey, S. B .; Thiemens, M. H .; Уокер, Р. Дж. (Март 2007 г.). «Нуклеосинтетические ос-изотопные аномалии в углистых хондритах» (PDF). 38-я Конференция по изучению луны и планет.
  12. ^ Келли, Джим. Астрофизическая природа карбида кремния. chem.ucl.ac.uk
  13. ^ Грин, Дэйв. "Пройдет ли муассанит алмазный тестер? | Лучшие варианты тестирования ". Проверено 21 сентября 2019 года.
  14. ^ Сэддоу С.Э. И Агарвал А. (2004). Достижения в области обработки карбида кремния. Artech House Inc. ISBN  978-1-58053-740-7.
  15. ^ а б Zhang J .; Ван Л .; Weidner D.J .; Uchida T .; и другие. (2002). «Сила муассанита» (PDF). Американский минералог. 87 (7): 1005–1008. Bibcode:2002AmMin..87.1005Z. Дои:10.2138 / am-2002-0725. S2CID  35234290.
  16. ^ Прочтите P. (2005). Геммология. Массачусетс: Эльзевьер Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-7506-6449-3.
  17. ^ "Муассанит Права". Журнал профессионального ювелира. Май 1998. Получено 24 октября 2012.
  18. ^ Патент США 5762896, Хантер, Чарльз Эрик и Дирк Вербист, «Твердость монокристаллов, показатель преломления, полировка и кристаллизация» 
  19. ^ Срок действия истек 5723391, Хантер, Чарльз Эрик и Дирк Вербист, "Драгоценные камни из карбида кремния" 
  20. ^ «Ограничения на патент на самоцвет муассанита по стране и году истечения срока». Лучше чем алмаз.
  21. ^ «Таблица сравнения похожих бриллиантов». Международное общество драгоценных камней.
  22. ^ Bhatnagar, M .; Балига, Б.Дж. (1993). «Сравнение 6H-SiC, 3C-SiC и Si для силовых устройств». Транзакции IEEE на электронных устройствах. 40 (3): 645–655. Bibcode:1993ITED ... 40..645B. Дои:10.1109/16.199372.
  23. ^ Годфри-Смит, Д. (1 августа 2006 г.). «Применимость муассанита, монокристаллической формы карбида кремния, для ретроспективной и судебной дозиметрии». Измерения радиации. 41 (7): 976–981. Дои:10.1016 / j.radmeas.2006.05.025. Получено 23 декабря 2017.
  24. ^ Bruzzia, M .; Navab, F .; Piniac, S .; Руссок, С. (12 декабря 2001 г.). «Применение высококачественного SiC в дозиметрии излучения». Прикладная наука о поверхности. 184 (1–4): 425–430. Bibcode:2001ApSS..184..425B. Дои:10.1016 / S0169-4332 (01) 00528-1.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка