정상적인 조건에서 흑연은 다이아몬드와 비교하여 더 안정적인 형태의 탄소입니다. 그러나, 매우 높은 압력 및 온도에 노출되면, 흑연의 탄소 원자는 다이아몬드를 형성하는보다 작고 단단한 결정 구조로 자신을 재정렬합니다.
흑연이 다이아몬드로 변환하는 데 필요한 고압 및 온도 조건은 다양한 방법을 통해 달성 될 수 있습니다.
1. 고압, 고온 (HPHT) 합성 :HPHT 방법에서 흑연은 고온과 함께 엄청난 압력을 가하는 프레스에 배치됩니다. 압력은 일반적으로 5 내지 7 기가 파스 칼 (GPA)이며 온도는 섭씨 약 1200 ~ 1600도에 도달 할 수 있습니다. 이러한 조건은 흑연의 탄소 원자를 흑연으로 강제하여 다이아몬드 구조로 재구성하도록합니다.
2. 화학 증기 증착 (CVD) :CVD에서, 메탄 (CH4) 및 수소 (H2) 가스의 혼합물이 다이아몬드 종자가 배치되는 성장 챔버에 도입된다. 가스는 가열되고, 분해 될 때, 탄소 원자가 종자에 침착하여 점차 다이아몬드 층을 형성한다. CVD 합성은 일반적으로 0.1 내지 1 MPa 범위의 HPHT 합성과 비교하여 낮은 압력에서 발생하지만 일반적으로 섭씨 700 ~ 1200도 사이의 더 높은 온도가 필요합니다.
이러한 합성 방법을 통해 생산 된 다이아몬드에는 다양한 산업 및 장식용 응용이 있습니다. 합성 다이아몬드는 탁월한 경도 및 열전도율로 인해 절단, 시추, 연삭 및 연마와 같은 산업에서 널리 사용됩니다. 또한 전자 구성 요소, 광학 및 기타 첨단 기술 분야에서도 적용됩니다. 또한 합성 다이아몬드는 보석 목적으로 만들 수 있으며 천연 다이아몬드에 대한보다 저렴한 대안을 제공합니다.
