Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Муассанит
Муассанит-USGS-20-1001d-14x-.jpg
Общий
КатегорияМинеральные виды
Формула (повторяющаяся единица)SiC
Классификация Струнца1.DA.05
Кристаллическая системаПолитип 6H, наиболее распространенный: гексагональный
Кристалл классПолитип 6H: дигексагональная пирамидальная (6 мм)
Символ HM : (6 мм)
Космическая группаПолитип 6H: P6 3 mc
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.
Твердость по шкале Мооса9,25
БлескАдамантиновый в металлический
Полосазеленовато-серый
Прозрачностьпрозрачный
Удельный вес3,218–3,22
Показатель преломленияп ω = 2,654 п ε = 2,967, двулучепреломление 0,313 (форма 6H)
Ультрафиолетовая флуоресценцияОранжево-красный
Температура плавления2730 ° C (разлагается)
Растворимостьникто
Другие характеристикиНе радиоактивный, немагнитный
Рекомендации[1] [2] [3]

Муассанит / м ɔɪ с ə п aɪ т / [4] является естественным карбид кремния и его различные кристаллические полиморфы . Он имеет химическую формулу SiC и является редким минералом , обнаруженным французским химиком Анри Муассаном в 1893 году. Карбид кремния используется в коммерческих и промышленных целях благодаря своей твердости , оптическим свойствам и теплопроводности .

Фон [ править ]

Минеральный муассанит был обнаружен Анри Муассаном при исследовании образцов горных пород из метеорного кратера, расположенного в каньоне Дьябло , штат 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 Эдвардом Г. Ачесоном всего за два года до открытия Муассана. [7]

Минеральная форма карбида кремния позже была названа муассанитом в честь Муассана. Открытие метеорита в каньоне Диабло и других местах долгое время подвергалось сомнению, поскольку загрязнение карборундом происходило из-за искусственных абразивных инструментов . [8]

Геологическое происхождение [ править ]

До 1950-х годов не было другого источника муассанита, кроме метеоритов . Затем, в 1958 году, муассанит был обнаружен в формации Грин-Ривер в Вайоминге, а в следующем году в виде включений в кимберлите из алмазного рудника в Якутии . [9] Однако существование муассанита в природе было поставлено под сомнение еще в 1986 году американским геологом Чарльзом Мильтоном. [10]

Муассанит в его естественной форме остается очень редким явлением. Он был обнаружен только в нескольких породах от верхней мантии до метеоритов . Открытия показывают, что он встречается в природе в виде включений в алмазах, ксенолитах и таких ультраосновных породах, как кимберлит и лампроит . [8] Он также был идентифицирован как досолнечные зерна в углеродистых хондритовых метеоритах. [11]

Метеориты [ править ]

Анализ зерен карбида кремния, обнаруженных в метеорите Мерчисон , выявил аномальные изотопные отношения углерода и кремния, указывающие на внеземное происхождение из-за пределов Солнечной системы . [12] 99% этих зерен карбида кремния возникают вокруг богатых углеродом асимптотических гигантских ветвей звезд. Карбид кремния обычно находится вокруг этих звезд, как следует из их инфракрасных спектров . [13]

Источники [ править ]

Сегодня во всех сферах применения карбида кремния используется синтетический материал , так как натуральный материал очень редок.

Карбид кремния был впервые синтезирован Йенсом Якобом Берцелиусом , который наиболее известен своим открытием кремния . [14] Спустя годы Эдвард Гудрич Ачесон произвел жизнеспособные минералы, которые могли заменить алмаз в качестве абразивного и режущего материала. Это было возможно, поскольку муассанит - одно из самых твердых веществ из известных, его твердость чуть ниже, чем у алмаза, и сравнима с твердостью кубического нитрида бора и бора .

Чистый синтетический муассанит может быть получен путем термического разложения прекерамического полимера поли (метилсилина) , не требующего связующей матрицы, например порошка металлического кобальта.

Физические свойства [ править ]

Основная статья: карбид кремния

Кристаллическая структура удерживается вместе прочной ковалентной связью, подобной алмазу [5], что позволяет муассаниту выдерживать высокое давление до 52,1 гигапаскалей . [5] [15] Цвета сильно различаются и оцениваются от D до K по шкале оценки цвета алмаза . [16]

Приложения [ править ]

Основная статья: Карбид кремния § Использование
Обручальное кольцо из муассанита

Муассанит был представлен на рынке ювелирных изделий в 1998 году после того, как Charles & Colvard (ранее известная как C3 Inc.) получила патенты на создание и продажу выращенных в лаборатории драгоценных камней из карбида кремния, став первой фирмой, которая сделала это. К 2018 году срок действия всех патентов во всем мире истек. Charles & Colvard в настоящее время производит и распространяет ювелирные изделия из муассанита и отдельные драгоценные камни под торговыми марками Forever One , Forever Brilliant и Forever Classic . [17] Другие производители продают драгоценные камни из карбида кремния под торговыми марками, например, Amora.. 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 альтернативой алмазу , у которого некоторые оптические свойства превосходят 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 можно использовать для мошенничества. Испытательное оборудование, основанное, в частности, на измерении теплопроводности, может дать ложные результаты. По шкале Мооса твердость минералов муассанит оценивается как 9,5, а алмаз - как 10 (по определению). [3] В отличие от алмаза, муассанит проявляет термохромизм , так что при постепенном нагревании он меняет цвет, начиная примерно с 65 ° C (150 ° F). Более практичный тест - это измерениеэлектропроводность , которая покажет более высокие значения для муассанита. Муассанит обладает двойным лучепреломлением , что хорошо видно, а алмаз - нет. [21]

Из-за своей твердости его можно использовать в экспериментах при высоком давлении в качестве замены алмаза (см. Ячейку 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 для электронных и тепловых применений, поскольку его теплопроводность аналогична теплопроводности алмазов. [15] Ожидается, что мощные электронные устройства из карбида кремния найдут применение в конструкции схем защиты, используемых для двигателей, исполнительных механизмов , накопителей энергии или импульсных систем питания. [22] Он также демонстрирует термолюминесценцию , [23]что делает его полезным в дозиметрии излучения . [24]

См. Также [ править ]

  • Чарльз и Колвард
  • Кубический цирконий
  • Алмазный
  • Обручальное кольцо
  • Честная торговля
  • Глоссарий метеоритики

Ссылки [ править ]

  1. ^ Муассанит . Webmineral
  2. ^ Муассанит . Миндат
  3. ^ a b 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-изд.). Издательство Оксфордского университета. (Требуется подписка или членство в учреждении-участнике .)
  5. ^ а б в г Сюй Дж. и Мао Х. (2000). «Муассанит: окно для экспериментов при высоком давлении». Наука . 290 (5492): 783–787. Bibcode : 2000Sci ... 290..783X . DOI : 10.1126 / science.290.5492.783 . PMID 11052937 . 
  6. ^ Муассан, Анри (1904). "Новые исследования по метеориту Каньон Дьябло" . Comptes rendus . 139 : 773–786.
  7. ^ Смит, Кэди. «История и применение карбида кремния» . Муассанит & Co . Проверено 2 февраля +2016 .
  8. ^ a b Di Pierro S .; Gnos E .; Grobety BH; Армбрустер Т .; и другие. (2003). «Породообразующий муассанит (природный α-карбид кремния)» . Американский минералог . 88 (11–12): 1817–1821. Bibcode : 2003AmMin..88.1817D . DOI : 10,2138 / ч 2003-11-1223 . S2CID 128600868 . 
  9. ^ Bauer, J .; Fiala, J .; Hřichová, R. (1963). «Природный α – карбид кремния» . Американский минералог . 48 : 620–634.
  10. ^ Белкин, HE; Дворник, EJ (1994). «Мемориал Чарльза Мильтона 25 апреля 1896 г. - октябрь 1990 г.» (PDF) . Американский минералог . 79 : 190–192.
  11. ↑ Yokoyama, T .; Рай, ВК; Александр, CM O'D .; Льюис, RS; Карлсон, RW; Ширей, SB; Thiemens, MH; Уокер, Р.Дж. (март 2007 г.). "Nucleosynthetic Os 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. ^ Saddow SE & Agarwal A. (2004). Достижения в области обработки карбида кремния и приложений . ISBN Artech House Inc. 978-1-58053-740-7.
  15. ^ а б Чжан Дж .; Ван Л .; Weidner DJ; Uchida T .; и другие. (2002). «Прочность муассанита» (PDF) . Американский минералог . 87 (7): 1005–1008. Bibcode : 2002AmMin..87.1005Z . DOI : 10,2138 / ч 2002-0725 . S2CID 35234290 .  
  16. ^ Прочтите П. (2005). Геммология . Массачусетс: Эльзевьер Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-6449-3.
  17. ^ "Права Муассанита" . Профессиональный ювелирный журнал . Май 1998 . Проверено 24 октября 2012 года .
  18. ^ Патент США 5762896 , Хантер, Чарльз Эрик и Дирк Вербист, «Единый кристалл драгоценных камней твердость, показатель преломления, полировка и кристаллизация» 
  19. ^ США истек 5723391 , Хантер, Чарльз Эрик и Дирк Вербист, «Драгоценные камни из карбида кремния» 
  20. ^ "Ограничения патента на самоцвет Муассанит по стране и году истечения срока" . Лучше, чем Diamond .
  21. ^ "Алмазная таблица сравнения двойников" . gemsociety.org . 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 . DOI : 10.1109 / 16.199372 .
  23. Перейти ↑ Godfrey-Smith, DI (1 августа 2006 г.). «Применимость муассанита, монокристаллической формы карбида кремния, для ретроспективной и судебной дозиметрии» . Радиационные измерения . 41 (7): 976–981. DOI : 10.1016 / j.radmeas.2006.05.025 . Проверено 23 декабря 2017 года .
  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 . DOI : 10.1016 / S0169-4332 (01) 00528-1 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с муассанитом, на Викискладе?