“鉆石恒久遠，一顆永流傳”這句膾炙人口的廣告語你是否聽過？有人稱他為二十世紀最精彩的營銷騙局，也有人說，它的成功是現代營銷史上教科書般的經典案例。不管如何評價，1949年，這一句廣告如同愛情爆炸一般，響徹全球，并且成功地把鉆石帶進了市場。

說起鉆石，大家會想到什么關鍵詞，嚴苛的生長環境？經年累月的生長周期？純凈無瑕的絕美外觀？極低的產出率？

但假如，有一種發達的技術使得一顆鉆石的生長周期從以“億年”計數轉變為幾個星期；與鉆石一樣純凈，品質甚至更勝一籌；價格卻比天然鉆石低上50%的售價，你會為他買單嗎？

今天為大家介紹一下合成鉆石。

合成鉆石 (圖源：GIA)

01 如何在實驗室培育鉆石？

合成鉆石是通過高溫高壓環境模擬天然鉆石的形成環境研發出的鉆石。依據制作工藝，分為“化學氣相沉積法鉆石（CVD鉆石）”和“高溫高壓法鉆石（HPHT鉆石）”。二者均有各自的優勢，CVD法發展迅速，HPHT法則可產出10克拉以上的高品質鉆石。

兩種合成方法的原石與刻面寶石 (圖源：GIA)

高溫高壓法（HTHP）

HTHP法合成鉆石 (圖源：GIA)

采用靜態高壓法中的高溫高壓溶劑法(溫度梯度法)合成技術，該方法模擬天然鉆石形成的溫度壓力環境（通常壓力在5~6GPa，溫度為1300℃~1600℃），通過金屬觸媒溶劑(如Fe，Ni，Co等及其合金)降低石墨相變為鉆石的條件，使石墨在較高溫區溶解，鉆石在較低溫區的籽晶上生長。

化學氣相沉淀法（CVD）

CVD法合成鉆石 (圖源：GIA)

以低分子碳氫化合物（甲烷CH、乙炔CH2、苯C6H6等）為原料所產生的氣體與氫氣混合（有的還加入氧氣），在一定的溫壓條件下使碳氫化合物離解，在等離子態時生成碳離子，然后在電場的引導下，碳離子在金剛石或非金剛石（Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等）襯底上生長出多晶金剛石薄膜層。

02 合成最大的鉆石？

如果單純討論最大的寶石級刻面合成鉆石來看，目前最大的寶石級合成鉆石是2021年IGI（國際寶石研究院）公布的一顆14.6ct CVD合成鉆石。此前最大的CVD合成鉆石紀錄是由中國上海征世科技合成培育為12.75ct的“Shining Love”鉆石，其原石重達46.20ct。

14.6ct CVD合成鉆石(上)

12.75ct "shing love"鉆石(下)

(圖源：IGI)

當然，2019年，中國科學院寧波材料技術與工程研究所功能碳素材料實驗室的研究團隊，利用甲烷氣體中分裂出的碳原子沉積在“種晶”的方法，培育出生長速度可達每小時0.007毫米的寶石級合成鉆石，按照這個速度，七天就可以“培育”出一顆1克拉大小的鉆石，這種方法可以最大可以培育出10克拉的合成鉆石。

圖源: CCTV2

但是”

當我們跳脫開合成鉆石僅限于寶石級，作為首飾這一用途以外；合成鉆石或者說合成金剛石也可以成為國之重器。合成金剛石作為超硬超導材料，被廣泛應用于機械加工生產、電子、軍工、航天航空等領域。最常見的用途就是，借助其高硬度的特性，用來制作手術刀、牙科器械等。

圖源：Matthhias

2017年，歷時26年的德國奧格斯堡大學技術團隊用“異質外延生長技術”合成155ct的CVD單晶體金剛石。雖然這個直徑92mm的“盤狀”金剛石的厚度僅有1.6mm，但155ct的重量足以震驚世界……

通俗介紹該實驗的原理是，在低壓條件下，采用一定方法激活含碳氣體，使其中的碳原子在基底上過飽和沉積、生長成鉆石。該文章 (Ion bombardment induced buried lateral growth: the key mechanism for the synthesis of single crystal diamond wafers) 發表在《Scientific Reports》雜志上。

圖源：Matthhias

03 合成鉆石分級到底有無必要？

我們都知道，天然鉆石有一套由GIA（Gemological Institute of America 美國寶石學院）建立的完整4C分級體系（是衡量一顆鉆石價值與品質的標準，指鉆石的克拉重量Carat weight、凈度Clarity、色澤Color、切工Cut）。那么合成鉆石是否需要呢？

不同顏色與切工的合成鉆石

(圖源：GIA)

很簡單，消費者需要，它就應運而生。我們既不能被“合成鉆石就是在人為提供的最適合鉆石生長的環境中生長的鉆石，因為接近理想狀態所以有品質保障”的說法一葉障目，也不能因為“合成鉆冒充天然鉆的騙局”而因噎廢食，拒絕所有的培育鉆石。

2019年3月6日，HRD（Hoge Raad Voor Diamant 比利時鉆石高階層會議）宣布更新其實驗室生長鉆石分級體系：顏色描述由5個更新為13個，D為最高等級，SZ為最低等級。新證書還包括10個凈度等級，從放大鏡下無瑕（LC）到P3（肉眼有瑕）。

2019年7月，GIA也為檢測出的合成鉆石出具證書證書，對于合成鉆石，其顏色、凈度的各個等級的名稱都跟天然鉆石不同。此外，分級證書隨附的二維碼還將提供培育鉆石的生長信息，鉆石后期的凈度處理過程也將被列出。

HRD的合成鉆石證書（上）

GIA的合成鉆石鉆石（下）

04 合成鉆石的價格？

鉆石的高昂價格是阻礙人們購買的一大因素，合成鉆石以相對親民的價格俘獲了人們芳心。

目前，同等品質的合成鉆石的售價大約為天然鉆石的50%～70%，但隨著技術的進步生產成本會遞減，在未來合成鉆石的成本有可能會降到同等品質天然鉆石的價格10%～30%。

根據摩根士丹利的調研報告預計，小顆粒合成鉆石的市場價格將降到同等級別天然鉆石的50%，而大顆粒合成鉆石的價格有可能降到同等級別天然鉆石的30%。摩根士丹利還預測，雖然目前合成鉆石銷售額在全球市場中僅占1%，但隨著工藝質量和鉆石尺寸的快速提升，合成鉆石在寶石市場的份額仍會不斷增加。

圖源：CCTV2

但事實上，盡管每年合成鉆石的市場占比都在穩步上升，2021年它在市場中所占的比率也還不到4%，全球鉆石的市場仍牢牢掌握在天然鉆石手中。合成鉆石與天然鉆石，誰會在未來更閃耀呢？

有學者曾經打過這樣一個比方：“天然鉆石和人工鉆石的區別就好比河流里的冰和冰箱里的冰的區別。”所以二者并無本質差別。但其頭頂的“合成”二字卻也讓人卻步。合成鉆石真的是鉆石嗎？“人工合成”出的首飾又是否違背了“真愛”的定義呢？如此局面使戴比爾斯公司坐不住了，為了鞏固天然鉆石市場的城池，戴比爾斯又推出了一句全新的廣告詞——“真實才是稀有的，真實的才是鉆石。”

圖源：戴比爾斯公司（DeBeers）

可合成鉆石市場的這塊蛋糕實在太大，昔日的天然鉆石巨頭也忍不住想來分一杯羹。在2018年，戴比爾斯公司也只好“放下身段”，推出了一個專做實驗室合成鉆石的珠寶品牌——“LightBox”。他們的宣傳語是“我們的使命是讓更多的人更經常地享受到鉆石的光芒。”

圖源：Lightbox

05 結語

這些個“有趣”的見聞或許也在告訴我們，我們無法用三言兩語輕易定下斷論。答案應該由你們來回答，由市場來決定，由時間來見證。未來不可知，很多東西還有待觀察。任何觀點和資訊，都可以作為參考，但絕不是的“教科書”。

所以，你會為合成鉆石買單嗎？

美編：林潔（江西師范大學）

校對：周星星（上海海洋大學） 劉淇郡（成都理工大學）

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來源：中科院地質地球所

原標題：你是否會為合成鉆石買單？

編輯：見歡