Фианит.
Фианит.
Часть 1.
Фианит — это популярный синтетический камень, представляющий собой кубический диоксид циркония ZrO2, Фианит имеет химическую формулу Zr0,8Ca0,2O1,92,, однако она может изменяться в зависимости от добавок, введённых при выращивании кристаллов для придания им различных заданных свойств.
Фианит– это самостоятельный камень (его часто путают с природным минералом—цирконом), синтезированный в лаборатории и отличающийся своими уникальными свойствами. Он является одной из лучших имитаций бриллианта и традиционно выступает в этой роли . В соответствии с законодательством РФ, фианит не является драгоценным камнем. В статье 41-ФЗ от 12.03.1998 года точно сказано, что нельзя называть драгоценными камнями искусственные материалы, даже если они обладают характеристиками драгоценных минералов.
Фианит был синтезирован в СССР в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века в Физическом Институте им. П.И. Лебедева Академии Наук СССР (ФИАН), откуда и получил своё название. Правда, создавался он совсем не как «имитация бриллианта». Учёные прежде всего синтезировали этот материал для использования в качестве одного из основных элементов лазера. Кристалл должен был быть с заданными оптическими свойствами и без включений, характерных для природных камней. Эту работу в ФИАНе возглавил В.В. Осико. Одним из крупнейших достижений этой группы явилось создание нового способа плавления и кристаллизации тугоплавких материалов-диэлектриков методом прямого индукционного плавления в холодном контейнере.
Кристаллы фианита рождаются в холодном контейнере, куда помещается шихта (нагревается содержимое его центральной части, а внешняя часть охлаждается с помощью потока воды в трубках) высокочастотным плавлением при температуре в 2,5 тысячи градусов. Всё дело в том, что чистая окись циркония при комнатной температуре имеет моноклинную структуру, при нагревании до 1250 град.С изменяется на тетрагональную, при температуре 1900 град С – на гексагональную, и только при температуре выше 2300 град. структура ZrО2 становится кубической. Однако при охлаждении кубическая окись циркония снова приобретает моноклинную структуру. Для получения стабилизированной кубической окиси циркония используется специальная методика, называемая методом Гарниссажа. Иттрий (обычно в виде оксида Y2O3) используется в процессе получения фианитов как стабилизирующий элемент для создания кубической кристаллической решетки диоксида циркония (ZrO2) при его синтезе. Без стабилизаторов (иттрия или кальция) при охлаждении ZrO2 переходит в моноклинную форму, а добавление оксида иттрия (обычно 10-30 мол.%) позволяет получить устойчивые, прозрачные кубические кристаллы (СКЦ — стабилизированная кубическая окись циркония). Также с целью придания разных цветов фианита добавляются и другие примеси: оксиды редкоземельных элементов – эрбия, церия, неодима или кобальта, а также ванадия, хрома, железа, марганца. Расплав постепенно охлаждается, а кристаллы в нём в это время растут на специальных затравках со скоростью 8–10 мм/час. Этот способ позволяет получить столбчатые кристаллы массой до 250 г.
Этот метод выращивания кристаллов из расплава был разработан в 1970-1973 годах В.В.Осико, В.И.Александровым и сотрудниками ФИАНа. Использование этого метода позволило разработать и синтезировать целый ряд новых кристаллических материалов с уникальными свойствами, в том числе и фианиты. За эту работу в 1980 году В.В.Осико получил Ленинскую премию. Но вот как раз для создания особо тонких лучей на лазерных установках этот материал оказался непригодным. И тогда на фианит обратили внимание ювелиры. С 1973 года в СССР было налажено промышленное производство ювелирного фианита. Бесцветный фианит стал лучшей имитацией бриллианта.
Фианит обладает хорошей огнеупорностью и химической стойкостью, высокой степенью прозрачности. Температура плавления фианита — 2600°–2750°С, твёрдость — 7,5 -8,56 плотность —6,5 иногда до 10 г/см3, показатель преломления приближается к алмазу — 2,15–2,25. Дисперсия — 0,059–0,065. Является изолятором при комнатной температуре, но при нагревании выше 300°C становится проводником.
Как уже говорилось, различные добавки оксидов металлов позволяют фианитам приобретать различные цвета. Всего на современном рынке представлено более двадцати цветовых оттенков. Так оксид хрома придаёт фианитам зеленый цвет; оксид церия - жёлтый, оранжевый, красный; оксид марганца или неодима – красный, фиолетовый, пурпурный; оксид кобальта – синий; эрбия – розовый; титана – золотисто-коричневый, соединения железа – чёрный.
Существуют также технологии получения непрозрачных белых, розовых и чёрных разновидностей, которые выступают как имитации жемчуга, чёрного халцедона и чёрного алмаза.
Продолжение следует.