[发明专利]生命钻石的高温高压制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钻石制备领域，具体的说，涉及一种以人体/动物毛发或其它动 植物有机体中提取的碳元素为原料制备钻石的方法。

背景技术

金刚石是由碳元素组成，具有立方晶型构造的结晶体。金刚石在已知的所有 材料中具有最高的硬度和热传导率，广泛应用于各种工业加工及半导体散热行 业。宝石级大颗粒金刚石经过切割加工后一般称之为钻石。

天然钻石在地幔内部大约150公里以下的高温高压环境下形成，随火山爆 发和地壳的运动被带到地表。因其坚硬、稀有和璀璨夺目的视觉效果，被誉为 “宝石之王”。

工业金刚石于1955年美国通用电气(GE)公司，由石墨和铁，钴，镍等元 素周期表第八族的金属触媒，首次在高温高压(压力大于5GPa，温度大于 1200℃。)环境下成功合成。上世纪70年代，GE公司用温差法(晶种法)成功 生长出克拉级大颗粒金刚石单晶。上世纪90年代，日本无机材料研究所发表了 碳酸盐，硫酸盐，食盐，硫，磷等非金属材料作为触媒从石墨转变金刚石的方 法，但是该方法需要更高的压力(大于7GPa)和温度(大于1700℃)。

中国专利号CN101124158A公开了从人体或动物角蛋白(包含毛发)中提取 碳元素，进而在高温高压下生长钻石的一种方法。中国专利号CN101171987A公 开了从人体或动物毛发提取碳元素，进而在高温高压下生长钻石。但是，该专 利没有公布具体的实施方法。中国专利号CN104030284A公开了从人体或动物毛 发提取碳元素，然后将碳石墨化，进而在高温高压下生长钻石。如附图1所示， 以上几种方法包含提取碳，碳的高温石墨化的过程，以及石墨为碳源的高温高 压下的金刚石单晶生长过程。

本发明使用人体/动物毛发，或其它动植物有机体为原料提取出固态碳，通 过独特的高温高压生产工艺，生长出专属特有个体的钻石。从而赋予了钻石生 命的特征，对毛发的提供者具有特殊的纪念意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一 种用人体/动物毛发，或其它动植物有机体为原料制备生命钻石的方法。

本发明目的是这样实现的：

一种生命钻石的高温高压制备工艺，按如下步骤进行：

(1)在真空、还原性气氛或惰性气氛中，对人体或动物毛发，所有动植 物的组成部分的碳水化合物进行高温处理，从中提取出固态碳；

(2)对该固态碳浸入强酸及强碱中，去除杂质，进行提纯处理；对提纯 后的固态碳进行高温石墨化处理；

(3)处理后的石墨和金属触媒条件下，在高温高压下生成金刚石粉或颗 粒；

(4)将生成的金刚石粉或颗粒为原料，应用温差法(晶种法)，在高温 高压下生长宝石级大颗粒金刚石单晶；该金刚石单晶包括黄色，红色(粉红色)， 蓝色，无色(白色)等不同颜色。

(5)将该宝石级金刚石单晶切割加工为生命钻石。

上述步骤1中固态碳大部分为非晶态碳。

上述步骤2中石墨化处理在真空或保护性气氛炉中进行，石墨化温度大于 2000℃。

上述步骤3和步骤4中合成压力大于5GPa，温度大于1200℃。

有益效果：使用传统方法的石墨碳源时，由于金刚石的理论密度(3.5克/ 立方厘米)比石墨的理论密度(2.2克/立方厘米)大，石墨转变成金刚石的体 积收缩会引起合成腔体压力下降，同时引起合成腔体的变形，进而影响单晶的 质量。

附图说明

图1为传统的工艺流程图；

图2本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一：

如图2所示，

1、将100克人体毛发置于高温炉中，抽真空后通入氢气，然后将还原炉 进行加热至1000℃，并保温1小时，得到11克固态碳。

2、将该固态碳在王水(盐酸/硝酸＝3/1)中加热至沸腾处理1小时，然 后在加热的氢氧化钠中处理1小时，得到纯净碳9克。

3、将提纯后的固态碳置于石墨化炉中，抽真空后通入氮气至微正压，在 2900℃下加热10小时，得到石墨7克。

4、将该石墨置于特定的合成块中，在铁镍钴金属触媒催化下，压力 5.5GPa，温度1350℃条件下，30分钟得到金刚石粉4克。