[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2560380C1 - Method of obtaining artificial diamonds from graphite - Google Patents

Method of obtaining artificial diamonds from graphite Download PDF

Info

Publication number
RU2560380C1
RU2560380C1 RU2014129731/05A RU2014129731A RU2560380C1 RU 2560380 C1 RU2560380 C1 RU 2560380C1 RU 2014129731/05 A RU2014129731/05 A RU 2014129731/05A RU 2014129731 A RU2014129731 A RU 2014129731A RU 2560380 C1 RU2560380 C1 RU 2560380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
electrodes
substrate
tube
diamond
Prior art date
Application number
RU2014129731/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Леонов
Дмитрий Викторович Леонов
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Виктор Васильевич Леонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет", Виктор Васильевич Леонов filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2014129731/05A priority Critical patent/RU2560380C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560380C1 publication Critical patent/RU2560380C1/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: artificial diamonds are obtained from graphite on a substrate in the presence of electrodes by placing of graphite on the substrate representing a negatively-charged electrode placed in a quartz tube, and with heating to 1000°C under atmospheric pressure in a radiation furnace. Another electrode, positively charged, is placed on the external side of the tube; direct current is supplied with the voltage of 2.0-10 kV to the electrodes without the creation of a closed electric circuit.
EFFECT: technology simplification, reduction of energy consumption and reduction of the prime cost of diamond synthesis due to the simplicity of the technological solution, availability of applied materials and equipment.

Description

Изобретение относится к способам получения алмазов, а более точно к способам прямого превращения графита в алмаз в области термодинамической устойчивости последнего.The invention relates to methods for producing diamonds, and more specifically to methods for the direct conversion of graphite to diamond in the field of thermodynamic stability of the latter.

Известен способ получения сверхтвердых материалов (алмазов), в котором превращаемый материал (графит) помещают в прочные металлические ампулы сохранения плоского или цилиндрического типа, в корпусе которых генерируют ударные волны детонацией заряда BB, находящегося в контакте с корпусом ампулы, или ударом о стенки ампулы лайнера, разгоняемого ПВ до больших скоростей [RU 94029279, МПК B01J 3/08, 10.07.1996]. Под воздействием высоких динамических давлений и температур осуществляется фазовый переход графит-алмаз в области термодинамической устойчивости последнего.A known method of producing superhard materials (diamonds), in which the converted material (graphite) is placed in durable metal storage ampoules of a flat or cylindrical type, in the body of which generate shock waves by detonation of the charge BB in contact with the body of the ampoule, or by hitting the walls of the ampoule of the liner accelerated by air to high speeds [RU 94029279, IPC B01J 3/08, 07/10/1996]. Under the influence of high dynamic pressures and temperatures, a graphite-diamond phase transition occurs in the region of thermodynamic stability of the latter.

Недостатком данного способа является низкий (≅20%) выход материала. Комплексное воздействие остаточных температур и волны разрежения (снятие высокого давления практически до нуля за несколько мкс) приводит к частичному обратному переходу алмаза в графит.The disadvantage of this method is the low (≅20%) material yield. The combined effect of residual temperatures and a rarefaction wave (removal of high pressure to almost zero in a few microseconds) leads to a partial reverse transition of diamond into graphite.

Известен способ получения алмазоподобных фаз углерода, включающий воздействие на углеродсодержащий материал импульсов электрического тока с энергией импульса 3,5-18,0 кДж на 1 г углерода в углеродсодержащем материале [RU 2038294 от 27.06.1995].A known method of producing diamond-like phases of carbon, including exposure to carbon-containing material pulses of electric current with a pulse energy of 3.5-18.0 kJ per 1 g of carbon in carbon-containing material [RU 2038294 from 06/27/1995].

Недостаток известного способа заключается в сложности получения алмазоподобных фаз за счет импульсного тока, что требует наличия дополнительного устройства.The disadvantage of this method is the difficulty of obtaining diamond-like phases due to the pulsed current, which requires an additional device.

Известен способ получения искусственных алмазов из графита путем его нагрева в присутствии электродов, к которым подводят постоянный ток, создавая замкнутую электрическую цепь, при этом графит нагревают до 1000°C при атмосферном давлении [US 5516500 от 14.05.1996].There is a method of producing artificial diamonds from graphite by heating it in the presence of electrodes, to which a direct current is supplied, creating a closed electric circuit, while graphite is heated to 1000 ° C at atmospheric pressure [US 5516500 from 05/14/1996].

Однако в данном способе для получения алмазов создают замкнутую электрическую цепь, что приводит к пересублимации графита с одного электрода на другой при пропускании тока.However, in this method for producing diamonds create a closed electrical circuit, which leads to the re-sublimation of graphite from one electrode to another while passing current.

Данный способ выбран за прототип.This method is selected for the prototype.

Задачей изобретения является получение искусственных алмазов из графита при отсутствии пересублимации графита.The objective of the invention is to obtain artificial diamonds from graphite in the absence of sublimation of graphite.

Решение этой технической задачи позволит упростить и удешевить технологию синтеза искусственных алмазов, а также получать искусственные алмазы, не меняя формы исходного графита.The solution to this technical problem will simplify and cheapen the synthesis of artificial diamonds, as well as obtain artificial diamonds without changing the shape of the original graphite.

Достигается это тем, что в способе получения искусственных алмазов из графита на подложке в присутствии электродов, на которые подают напряжение, согласно изобретению, графит помещают на подложку, являющуюся электродом с отрицательным зарядом, расположенную в кварцевой пробирке, другой электрод, положительно заряженный, размещают на внешней стороне пробирки, пробирку помещают в радиационную печь и нагревают до 1000°C при атмосферном давлении, а к электродам подводят постоянный ток напряжением 2,0-10 кВ, не создавая замкнутую электрическую цепь.This is achieved by the fact that in the method for producing artificial diamonds from graphite on a substrate in the presence of electrodes to which voltage is applied, according to the invention, graphite is placed on a substrate, which is a negative-charge electrode, located in a quartz tube, another electrode, positively charged, is placed on the outside of the tube, the tube is placed in a radiation furnace and heated to 1000 ° C at atmospheric pressure, and a direct current of 2.0-10 kV is applied to the electrodes without creating a closed electric circuit bastard.

Данные условия воздействия на графит являются наиболее оптимальными для фазового перехода графита в алмаз. При температуре ниже 1000°C и напряжении менее 2 кВ процесс будет замедленным и экономически не оправданным, а повышение температуры выше 1000°C и напряжение более 10 кВ приводит к терморазрушению слоев графита и излишних затрат энергии.These conditions of exposure to graphite are the most optimal for the phase transition of graphite to diamond. At temperatures below 1000 ° C and a voltage of less than 2 kV, the process will be slow and not economically feasible, and an increase in temperature above 1000 ° C and a voltage of more than 10 kV leads to thermal destruction of the graphite layers and excessive energy consumption.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Предварительно подготавливается исходный образец. С этой целью кристаллические графитовые элементы (протяженные волокна диаметром до нескольких мкм, длиной до нескольких мм, отдельные частицы размером в несколько десятков мкм) помещают на подложку из металла. Металл подложки выбирают исходя их необходимых требований:The initial sample is preliminarily prepared. For this purpose, crystalline graphite elements (extended fibers with a diameter of up to several microns, a length of several mm, individual particles several tens of microns in size) are placed on a metal substrate. The substrate metal is selected based on their necessary requirements:

- невысокий температурный разогрев, обеспечивающий фазовый переход графит-алмаз в области термодинамической стабильности последнего.- low temperature heating, providing a phase transition of graphite-diamond in the field of thermodynamic stability of the latter.

- большая плотность металла в сжатом состоянии в области термодинамической стабильности алмаза по сравнению с последним- high density of the metal in a compressed state in the field of thermodynamic stability of diamond compared to the last

Figure 00000001
Figure 00000001

- крайне малая растворимость углерода в нем (<0,5%) в условиях воздействия температур.- extremely low solubility of carbon in it (<0.5%) under the influence of temperatures.

Для осуществления способа проводили 3 эксперимента: образец графита размещали на стальной пластине, являющейся отрицательно заряженным электродом, помещали в кварцевую пробирку и нагревали до 1000°C в радиационной печи. Воздействие на графит осуществляют путем подачи электрического тока постоянного напряжения 2,0 кВ на электроды, положительно заряженный электрод расположен на внешней поверхности кварцевой пробирки, не создавая замкнутую электрическую цепь, т.е. ток не проходил через графит.To carry out the method, 3 experiments were performed: a graphite sample was placed on a steel plate, which is a negatively charged electrode, placed in a quartz tube, and heated to 1000 ° C in a radiation furnace. The effect on graphite is carried out by supplying an electric current of a constant voltage of 2.0 kV to the electrodes, a positively charged electrode is located on the outer surface of the quartz tube, without creating a closed electrical circuit, i.e. current did not pass through graphite.

При подаче тока на пластину происходит повышение внутренней энергии графита, выше внутренней энергии алмаза, за счет чего и происходит самопроизвольное превращение выскоэнергетичного графита в менее энергетический алмаз с перестройкой кристаллической решетки при фазовом превращении. Скорость превращения графита в алмаз при этом наблюдалась в течение 1 часа.When current is applied to the plate, the internal energy of graphite increases above the internal energy of diamond, due to which spontaneous conversion of high-energy graphite to a less energy diamond occurs with the crystal lattice being rearranged during phase transformation. The rate of conversion of graphite to diamond was observed for 1 hour.

При воздействии на графит электрического тока постоянного напряжения 5,0 кВ на электроды, скорость превращения графита в алмаз наблюдалась в течение 30 минут.When graphite was exposed to an electric current of a constant voltage of 5.0 kV on the electrodes, the rate of conversion of graphite to diamond was observed for 30 minutes.

При воздействии на графит электрического тока постоянного напряжения 10,0 кВ на электроды, скорость превращения графита в алмаз наблюдалась в течение 20 минут.When graphite was exposed to an electric current of a direct voltage of 10.0 kV on the electrodes, the rate of conversion of graphite to diamond was observed for 20 minutes.

Увеличение напряжения более 10 кВ приводит к терморазрушению слоев графита. Поэтому оптимальным будет воздействие на графит 2,0-10 кВ.An increase in voltage of more than 10 kV leads to thermal destruction of graphite layers. Therefore, the optimal effect on graphite is 2.0-10 kV.

Таким образом, можно легко регулировать получение алмаза за счет напряжения постоянного тока.In this way, diamond production can be easily controlled by the DC voltage.

Способ обеспечивает достижение следующих преимуществ по сравнению с известными ранее:The method provides the following advantages compared with previously known:

повышение качества синтезируемого продукта;improving the quality of the synthesized product;

упрощение технологии, снижение энергетических затрат и снижение себестоимости синтеза алмазов за счет простоты технического решения, доступности используемых материалов и оборудования.simplification of technology, reduction of energy costs and reduction in the cost of diamond synthesis due to the simplicity of the technical solution, the availability of materials and equipment used.

Claims (1)

Способ получения искусственных алмазов из графита на подложке в присутствии электродов, на которые подают напряжение, отличающийся тем, что графит помещают на подложку, являющуюся электродом с отрицательным зарядом, расположенную в кварцевой пробирке, другой электрод, положительно заряженный, размещают на внешней стороне пробирки, пробирку помещают в радиационную печь и нагревают до 1000°C при атмосферном давлении, а к электродам подводят постоянный ток напряжением 2,0-10 кВ, не создавая замкнутую электрическую цепь. A method of producing artificial diamonds from graphite on a substrate in the presence of electrodes to which voltage is applied, characterized in that the graphite is placed on a substrate that is a negative-charge electrode located in a quartz tube, another positively charged electrode is placed on the outside of the tube, tube placed in a radiation furnace and heated to 1000 ° C at atmospheric pressure, and direct current voltage of 2.0-10 kV was applied to the electrodes without creating a closed electrical circuit.
RU2014129731/05A 2014-07-18 2014-07-18 Method of obtaining artificial diamonds from graphite RU2560380C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014129731/05A RU2560380C1 (en) 2014-07-18 2014-07-18 Method of obtaining artificial diamonds from graphite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014129731/05A RU2560380C1 (en) 2014-07-18 2014-07-18 Method of obtaining artificial diamonds from graphite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2560380C1 true RU2560380C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014129731/05A RU2560380C1 (en) 2014-07-18 2014-07-18 Method of obtaining artificial diamonds from graphite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560380C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU411037A1 (en) * 1971-10-28 1974-08-05 В. М. Гол ЯНОВ , А. П. Демидов METHOD OF OBTAINING ARTIFICIAL DIAMONDS
RU2038294C1 (en) * 1992-04-17 1995-06-27 Виктор Владимирович Иванов Method for preparing of diamond-like phases of carbon
US5516500A (en) * 1994-08-09 1996-05-14 Qqc, Inc. Formation of diamond materials by rapid-heating and rapid-quenching of carbon-containing materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU411037A1 (en) * 1971-10-28 1974-08-05 В. М. Гол ЯНОВ , А. П. Демидов METHOD OF OBTAINING ARTIFICIAL DIAMONDS
RU2038294C1 (en) * 1992-04-17 1995-06-27 Виктор Владимирович Иванов Method for preparing of diamond-like phases of carbon
US5516500A (en) * 1994-08-09 1996-05-14 Qqc, Inc. Formation of diamond materials by rapid-heating and rapid-quenching of carbon-containing materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5649186B2 (en) Onion-like carbon and method for producing the same
Bulychev et al. Nanoscale metal oxide particles produced in the plasma discharge in the liquid phase upon exposure to ultrasonic cavitation. 1. Method for producing particles
JP2014007432A5 (en)
RU2016148886A (en) MICROWAVE PLASMA REACTOR FOR MANUFACTURING SYNTHETIC DIAMOND MATERIAL
CN102933490A (en) Method for producing onino-like carbon
RU2560380C1 (en) Method of obtaining artificial diamonds from graphite
CN107628609A (en) The manufacture method and graphene of number of plies controllable grapheme
CN103484889B (en) A kind of method preparing the few layer graphene powder of high quality in a large number
JP5370887B2 (en) Method for producing nanodiamond
CN103981531A (en) Preparation method of fluorescent carbon dots
RU2542207C2 (en) Method for preparing carbine coatings
JP2009110795A (en) X-ray generator using hemimorphic image crystal
CN104736661A (en) Target for ultraviolet light generation, electron beam-excited ultraviolet light source, and production method for target for ultraviolet light generation
RU2515884C1 (en) Device and method to produce gas hydrogen-oxygen fuel from water (versions)
RU2585634C1 (en) Method of increasing size of diamonds
RU2038294C1 (en) Method for preparing of diamond-like phases of carbon
CN105339299A (en) Method for producing a colloidal solution of nanoscale carbon
US3383298A (en) Method for synthesis of carbon crystals
Danilaev et al. Obtaining carbon dendrites from the products of conversion of polymer materials
RU2199381C1 (en) Method of production of artificial diamond
Stelmashuk Time evolution of a high-voltage discharge in water with shock wave assistance in a plate-to-plate geometry
Nefedtsev et al. Sites of initiation of explosive-emission processes on the surface of single-crystal and coarse-grained polycrystalline copper
Moore Delayed excimer emission from anthracene
RU2353687C1 (en) Instrument for iodide refined hafnium
UA75119C2 (en) A method for the diamonds synthesis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180719