Ситалл. Технология получения ситалла

Камни, которые украшали одежду и ювелирные украшения считались предметом роскоши. Но к сожалению, они были доступны только для богатых людей.

Красивыми и дорогими вещами хотели обладать и люди со средним достатком. И воплотить это в реальность можно было, только воспользовавшись искусственными аналогами драгоценных камней.

В настоящее время самыми распространенными образцами искусственно полученных камней для создания ювелирных украшений необыкновенной красоты являются ситалл и наноситалл . Подробная статья об , здесь.

Название ситалла говорит о соединении двух металлов — это кремний и алюминий. Если быть точным, то это алюмосиликатное стекло. В природе встречается настоящий его аналог — .

Изобретен он был в России и по сравнению со всеми остальными искусственно выращенными кристаллами, он самый распространенный и имеет очень много преимуществ. Он без цвета и очень сильно похож на бриллиант. Но у него есть виды, которые могут имитировать изумруд, топаз и их не отличить от оригинала.

Следующий — это наноситал . Он является также искусственно полученным образцом, у него встречается достаточно разная степень прозрачности. Его изготавливают способом кристаллизации стекла и требуемым химическим составом.

Его относят к стеклокристаллическим материалам. Производится он также в России. И отечественные ученые используются для получения два оксида SiO2, Al2O3, как правило, это основные составляющие в искусственных драгоценных камнях.

У камня может быть любой цвет и размер. Что касается цены, то украшения и различные вещи с такими камнями будут стоить на порядок ниже их оригиналов. Также немаловажно то, что в наноситалле нет вредных веществ для человека, поэтому его можно носить, не пугаясь за здоровье.

В последнее время их очень часто стали использовать в ювелирном деле. Появление данных кристаллов развило конкуренцию, которая стала собственно главным двигателем.

Драгоценные камни привлекают очень много клиентов, которые желают купить красивую вещь, но, как правило, она очень дорогая и не всегда по карману. Поэтому появление таких камней является, по сути дела, необходимым.

История создания ситалла

Наука никогда не стоит на месте, постоянно ищет какие – то новые способы или методы получения чего либо. Итак, когда-то в далеком 1739 году Рене Реомюр впервые пытался получить стекло, которые будет выдерживать большие температурные нагрузки. Это были первые попытки насытить аморфное стекло.

Рене был академиком из Парижской и Петербуржской академии наук. Тогда он получил новый материал, который имел схожесть с фарфором. Его стекло было не прозрачным, но это было за счет размера кристаллов, но, к сожалению, его изобретение не восприняли, и оно осталось, ни кому ненужным.

И только спустя целых два столетия, появился интерес к варке стеклу и исследования были возобновлены, но уже в Америке. Тогда, в 20 веке, многие промышляли шпионажем в сфере промышленности и новость о новой разработки материала мгновенно разлетелась по всему миру.

Но технология ситаллов оказалась вовсе не сложной, а вот придумать ему соответствующее название оказалось сложнее. Итак, американцы придумали название «пирокерам», а Польше же этот материал называли «квазикером», а в Англии назвали «слагцерами».

Но на этом дискуссии не закончились, и весь мир обратился к России. Знаменитый физик, специалист по стеклу, он был лауреатом Сталинских премий, Исаак Китайгородский предложил назвать новый материал ситалл.

Физические свойства

Несмотря на то, что ситалл очень похож на стекло у него есть свойства, которыми он от него отличается. Его формула схожа с горным хрусталем. Из него и получают кварцевое стекло.

Давайте рассмотрим имеющиеся свойства:

Первое свойство — это твердость . Ее измеряют с помощью шкалы Мооса и это значение составляет 8 баллов. Этот параметр на 1 балл меньше, чем у .
Второе свойство — это пористость. И это значение равно нулю.
Следующее свойство — плотность. Ситалл по плотности 2400-2950 кг/м 3 . Поэтому данный материал обладает очень хорошей теплопроводностью.
Структура у него тонкозернистая , поэтому обладает прекрасными электроизоляционными свойствами.
Температура плавления равна 1030 о С , но бывает и выше. Это зависит от разновидности камня, но вот ниже этого значения не бывает. Термостойкость повышают за счет добавления в состав ситалла лития и алюминия.
Также камень устойчив к химической обработке .
Также материал очень прозрачный , что, несомненно, является положительным свойством. Причем зависит она от размера кристаллов.

Все эти свойства обусловлены использованными компонентами для получения. Основой служит шихта, то есть определенная смесь материалов.

Она содержит в себе один или несколько ядрообразующих веществ. И они получали название нуклеаторы. Они увеличивают число центральных элементов для кристаллизации. В итоге в 1 мм 3 есть множество таких образований.

Процесс получения:

Сначала необходимо расплавить шихту. Это процесс делится на 2 этапа. Сначала формируются центры кристаллизации, затем температура доводится до такого значения, когда происходит рост агрегатов.
Следующим этапом необходимо выработать массу. Это процесс заключается в отливке предметов. Отлив изделий заключается в использовании определенных форм.
На последнем же этапе охлаждают массу.

Ювелирные ситаллы

Ситалл был изобретен еще в 70 годах прошлого столетия, но вот использовать в ювелирном искусстве его стали только сейчас. И все дело было в том, что для создания использовали отходы металлургии. Но это давало камню очень мрачные и неприглядные цвета, которые не всегда можно было использовать в украшениях.

Но среди них были такие оттенки:

серый;
зеленый;
бурый.

И где-то примерно до 1970 года его использовали, чтобы производить плитку для облицовки. Позже же появились минералы бежевого цвета, которые уже более подходили для ювелирного дела.

Но ученые на этом не останавливались и разработки велись постоянно, добавлялись разные пигменты. Благодаря этому на сегодняшний день существует очень много различных оттенков и цветов этого камня.

Сегодня же ювелиры используют ситалл как драгоценный камень. Его используют в создании украшений, для инкрустирования различных предметов. Любое изделие из ситалла засверкает ярче, если правильно подобрать камень.

Среди украшений с ситаллом можно встретить:

кольца, перстни (причем они могут быть как массивными, так и очень миниатюрными);
подвески;
броши;
браслеты;
запонки;
серьги с ситаллом; Предлагаем вашему вниманию статью о , здесь.
ожерелья.

Все эти украшения выглядят очень достойно с этим камнем, причем цена намного дешевле, чем у изделий с бриллиантами, алмазами и любыми другими настоящими драгоценными камнями.

Цвет ситалла

Самые первые камни, которые были еще получены до войны, были очень невзрачными и некрасивыми. Но их пытались окрашивать с помощью окисей металлов в бурые цвета с прозеленью. Но потом началась война, и было не до этого, только уже намного позже появились первые образцы камня молочной окраски.

Но на этом ювелирная промышленность не остановилась и стала пробовать дальше, таким образом, появились яркие оттенки, которые прекрасно смотрятся в ювелирных украшениях.

Среди цветов, которые встречаются в этих камнях, есть и красные, и розовые, и голубые, зеленые, фиолетовые. И все они изумительные, к тому же они очень похожи на аналоги настоящих камней.

Подробнее о , читайте здесь.

Преимущества камня

У камней такого рода очень много плюсов, которые просто заставляют их использовать все чаще и чаще.

Давайте же их рассмотрим:

Они обладают прекрасной устойчивостью к термически ударам;
Огромная палитра цветов, возможно, подобрать любой цвет;
Данные камни очень прочные, твердые, плотные, износостойкие;
Конечно же, очень привлекательная цена по сравнению с их аналогами драгоценных камней.

Также эти камни новые и, конечно, у многих просто неподдельный интерес к ним. Потому что среди них такое огромное разнообразие по цветовой гамме, да еще и по привлекательной цене, что также немаловажно.

Применение ситалла

Появление новых синтетических камней, конечно, влечет за собой следующий вопрос, а где же они используются.

Итак, ситалл используется в таких сферах:

Применяются они во многих отраслях промышленности , к примеру, машиностроительная отрасль. Здесь камни используют, чтобы наносить покрытие на детали из металла. Это способствует исключению появления коррозии, а также дает изделию блеск.
Следующая отрасль, где используются камни — это нефтеперерабатывающая. Здесь их используют для создания ситалловых труб. Эти трубы имеют хорошую термическую и механическую износостойкость, прочность, надежность, которая просто необходима в данной отрасли.
Ситалл используется и в быту , для создания кастрюль, сковородок.
В авиационном строительстве используют стеклокерамику на их основе для ракетных обтекателей.
Также ситалл используют в микросхемах . Здесь они уже играют роль диэлектрической изоляции.
Их используют и в стоматологии. Так как ситаллы имеют хорошую прочность, износостойкость, прекрасным составом и структурой, поэтому они являются незаменимыми в изготовлении коронок для зубов. Сейчас уже известны и используются 4 ситалла:
1. «Сикор» его используют для выполнения индивидуальных коронок. «Сикор» был получен с помощью кристаллизации альбит — диопсид. По сравнению с фарфоровыми массами, они имеют ряд преимуществ: наличие опакового слоя, который дает гарантию, что трещин при спекании не будет, для него нужен особый обжиг, также обладает большим диапазоном рабочей температуры.
2. «Симет» для протезов из металлокерамики. Что касается «Симет» то им выполняют облицовку каркасов цельнолитых протезов. Для них используется материал — стекло лейцит-альбитового состава. Из него вполне возможно сделать индивидуальные протезы. К тому же этот вид нейтральный и с химической, и с биологической точки зрения. Он не вызывает аллергию у пациента, что очень важно при установке протезов.
3. «Биоситалл» используется, чтобы восстанавливать повреждения в костных тканях;
4. для изготовления протезов.
В строительной области всегда за новые материалы, и сейчас используется новый материал для полов — это стекломрамор. Он обладает очень высокими эксплуатационными свойствами, которые являются незаменимыми для такого вида материала.
Ювелирная промышленность. Как уже было замечено, он способен имитировать различные камни, причем он прозрачнее природных аналогов. Одним из успешных образцов является аметрин — ситалл. Амеетрин — это

В этой статье:

При покупке ювелирных изделий часто мелькает название ситалл в последнее время. Поэтому интересно узнать: камень ситалл - что это за экземпляр и как он добывается? Поскольку изделия из ситалла красивые и относительно недорогие, их популярность продолжает расти.

История появления камня

Существует теория, которая говорит о том, что первые упоминания о ситалле датируются 1739 годом. Именно тогда академик и естествовед Рене Реомюр, который позже изобретет несколько законов физики, проводил эксперименты по добыче стекла с высокой прочностью и устойчивостью к перепадам температур. В результате у ученого получился камень, напоминающий фарфор, он был белого оттенка и не пропускал свет. Но сам академик был недоволен результатами и забросил свои наработки, которые потерялись в течение ХХ века.

Украшения с ситаллом

Официально ситалл был изобретен Исааком Китайгородским, но в ювелирное дело камень попал только в 70-е годы прошлого века. Этому факту есть объяснение. Изначально ситалл производили из отходов металлургической промышленности. Камни в итоге получались бурыми, грязными и не подходили по внешним данным для ювелирного дела.

Среди оттенков присутствовали грязно-зеленый тон, серый и бурые цвета. Поэтому камни использовались для изготовления облицовочной плитки и хорошо зарекомендовали себя в этом деле. Но вскоре изобретатели попробовали добавить другие пигменты в камень, и так получился ситалл, который можно было оправить в украшение.

Характеристики ситалла

Ситалл является уникальным материалом, который изобретен в лаборатории с помощью гидротермальных условий. Поэтому на изделиях с камнем может значиться надпить «гт», что говорит о происхождении минерала. Состав ситалла включает два компонента: SiO2 и Al2O3. Камень полностью повторяет природные формы и свойства, с отличием во времени изготовления. На производство ситалла средних размеров требуется около двух недель, а в природе время роста кристалла - несколько тысяч лет.

Если говорить о внешнем виде камня, то он больше всего похож на топаз. Поэтому часто подделывают именно топазы и продают вместо них ситаллы. А еще камни используются для замены редких видов драгоценностей, таких как ситалл аметрин, морганит, турмалин. Но из вещества легко можно изготовить и другие камни. Искусственный аналог обладает такими преимуществами:

Блеск и идеальная чистота. Камень остается таким же по характеристикам даже через 10 лет, когда другие подделки, вроде стекла, теряют блеск и становятся мутными. Неважно, какой камень по размерам, даже самый крупный ситалл будет ярко блестеть.
Оттенки не ограничены и зависят от красителей, которые добавлены в кристалл.
Показатели твердости, плотности и износостойкости находятся на высоком уровне, что также отличает ситалл от стекла. А еще камень устойчив к царапинам, окатке со временем и деформациям.
Стоимость ситалла приемлемая. За килограмм промышленного камня можно заплатить до 30 долларов. А изделия с ситаллом, например, серьги продаются от 100 до 200 долларов, в зависимости от оправы камня.

Если характеристики выражать в цифрах, то у ситалла такие показатели:

Плотность экземпляра - от 3,2 до 3,4 г/см куб.
Преломление света (рефракция) - от 1,65, до 1,7.
- 6,5–7,5.
Минимальная температура плавления составляет 1000 °C.
Высокая непроницаемость по отношению к различным газам и влаге.

Применение камня

Ситаллу удалось объединить все лучшие характеристики камней. Поэтому он и применяется не только в ювелирном деле:

Космонавтика: строение космических ракет, шаттлов. Применяется и в авиаконструкциях, автотранспорте.
Оптические приборы, в том числе и в астрономических деталях.
При изготовлении лазеров.
Входит в состав солнечных батарей, альтернативных источников энергии.
Химическая промышленность, текстиль, буровые установки.
Микроэлектроника и нанотехнологии.
Изготовление протезов в медицине.
Стеклянные экраны и эмали, защищающие от повреждений и царапин.

В ювелирной сфере деятельности камень только набирает популярность. Благодаря большому выбору оттенков ситалл легко подобрать к любому стилю одежды. Если хочется чего-то необычного, можно выбрать двуцветный ситалл аметрин. Он замечательно подходит женщинам и гармонирует с любым цветом и типом лица.

Если говорить об огранке, то в этой роли выступают драгметаллы и их сплавы. Причем подбирают как золото, так и серебро, а стоимость изделия будет зависеть от веса драгметалла. Камни выглядят органично в таких украшениях и сочетаются с другими минералами.

Популярные виды ситалла

Поскольку камень напоминает топаз, то изобретатели пытаются повторить эту драгоценность и уменьшить ее стоимость. Так, ценным считается топаз окраски «Лондон». Камень имеет очень мало месторождений и его ресурсы скоро исчерпаются. А еще натуральная драгоценность довольно хрупкая и имеет примеси, которые уменьшают вес изделия после оправки.

Спрос на топаз очень высокий, что и послужило причиной создания искусственного ситалла. Внешне камни отличить очень сложно, особенно тем, кто не разбирается в драгоценностях. Окраска, форма, плотность и преломления лучей если не одинаковые, то очень близки у этих двух экземпляров. А если учесть высокую стоимость топаза «Лондон», то вопрос о покупке будет решен в пользу ситалла.

Встречается и ситалл аметрин. Его естественным аналогом является аметрин - смесь цитрина с аметистом. Камень был открыт в конце ХХ века и взят на вооружение ювелирами. Но запасы камня исчерпываются, и количество таких гибридов очень ограничено. Поэтому мастера создают ситалл аметрин и успешно продают его на ювелирном рынке.

Ситалл морганит - это очередная замена редкого камня, который имеет второе название - воробьевит. В природе морганит является смесью берилла и марганца, обладает нежно-розовым, как его еще называют, земляничным оттенком. Стоимость натурального камня высока, поскольку это единичные экземпляры, а промышленные месторождения существуют только в Афганистане и в Африке. Поэтому, если понравился цвет и свойства камня морганита, можно смело приобретать ситалл, который дешевле более чем в 20 раз.

А еще есть редкий турмалин параиба, возраст которого достигает нескольких миллиардов лет. Из-за этого стоимость камня возросла, несмотря на большое количество примесей в структуре. Поэтому ученые решили воспользоваться популярностью и создать ситалл параиба, который сохранил все достоинства этого минерала:

бирюзовый цвет;
игру лучей света в камне;
блеск;
высокую твердость и низкую плотность;
устойчивость к повреждениям.

Конечно, если вы хотите приобрести именно топаз, тогда стоит проверять документы на камень, поскольку мошенники могут продать обыкновенный ситалл по цене, которая будет дороже минимум в 20 раз.

Ситалл - хороший камень для выбора, его могут позволить себе среднестатистические покупатели. По внешним данным он не проигрывает настоящим драгоценным камням, и ни у кого не повернется язык назвать камень обычной стекляшкой. Ситалл соответствует требованиям времени и моды XXI века.

Нанакристаллы - российское изобретение, которым можно гордиться. Нам очень приятно, что синтезировать Нанокристаллы (торговая марка Nanocristall), пригодные для ювелирного производства удалось нашим друзьям из ювелирной компании Формика во главе с кандидатом геолого-минералогических наук Кареном Авакяном. Нанокристалл - синтетический материал с невероятными характеристиками, имитирующий Сапфир, изумруд, опал и многие другие драгоценные и полудрагоценные камни. Этот материал только набирает популярность, но мы уверены - у него большое и светлое будущее. Кстати, основным потребителем Нанокристаллов на данный момент является компания Pandora.

Cтатья генерального директора ГК «Формика», опубликованная журналом Ювелирное Обозрение.

Высококачественные ювелирные камни встречаются в природе крайне редко и имеют высокую стоимость. В качестве доступной по цене альтернативы на рынке представлены материалы, аналогичные по цвету, блеску, показателю преломления, прозрачности, твердости природным полудрагоценным, драгоценным и поделочным камням. Наряду с выращенными кристаллами используются также бесцветные и цветные стекла, хрусталь, прессованные, органические и стеклокерамические материалы. ГК «Формика» уже более 20 лет занимается производством, обработкой и продажей синтетических кристаллов, стекол и других материалов для ювелирной промышленности. За это время специалисты компании основательно изучили преимущества и недостатки практически всех существующих материалов.

Синтетические кристаллы

В России так принято называть все синтезированные человеком минералы, но ювелиры большинства других стран к данной группе относят только минералы, имеющие состав и свойства, аналогичные природным: алмаз, изумруд, александрит, рубин, сапфир, шпинель, аметист, цитрин, дымчатый кварц и др. Для их синтеза применяются такие широко распространенные методы, как гидротермальный, флюсовый, Вернейля, Чохральского, Багдасарова и др. Некоторые из названных технологий достаточно дорогие, но гарантируют получение кристаллов высокого качества. Рыночная цена синтезированных алмазов, гидротермальных изумрудов, александритов, выращенных методом Чохральского, даже при высокой стоимости производства все равно будет значительно ниже их природных аналогов. Еще одна группа синтетических ювелирных камней - фианиты, иттрий-алюминиевые и галий-гадолиниевые гранаты - не имеет аналогов в природе. По цвету они иногда имитируют некоторые природные камни, хотя их химический со- став и физические свойства отличаются. Камни этой группы принято называть имитациями. Например, бесцветный фианит является самой популярной и доступной по цене 18 имитацией бриллианта. Впервые выращенный в 1970-е годы в СССР, сегодня в промышленных объемах он производится в основном в США и Китае. Одно из подразделений ГК «Формика» уже более 15 лет успешно выращивает сырье и осуществляет огранку фиани тов специальных цветов: изумрудно-зеленого, сапфирового, коричневого, с эффектом «александрита» и др. За годы успешной работы с фианитами наши специалисты обнаружили не только преимущества этого минерала, но и его недостатки. Главный из них - неравномерность окраски. Эта особенность объясняется тем, что концентрация элементов- красителей в расплаве и в выращиваемом из него кристалле бывает не всегда одинакова (отношение этих концентраций в одних случаях меньше единицы, а в других – больше), поэтому по мере роста кристаллов насыщенность окраски мо- жет как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от конкретного цвета и элемента-красителя. Еще одним ограничением для применения некоторых цветных фианитов является невозможность их использования для закрепки в воске и при технологии литья с камня- ми. Фианиты зеленого, синего, голубого, черного оттенков легко меняют цвет после термоудара в агрессивной окислительной среде.
Высокая плотность, твердость и великолепный блеск фианитов (при весьма невысокой стоимости) делают их незаменимыми для имитации бриллиантов: бесцветных, коричневых, розовых, желтых, голубых. Но эти же достоинства превращаются в недостатки при попытке имитации самоцветов, таких как изумруд, сапфир, аметист, танзанит, хризолит.

Цветные стекла и хрусталь

Стекла и хрусталь (стразы, шатоны, бисер и др.) используются преимущественно в бижутерии и крайне редко в ювелирном деле. Их стоимость ниже, они равномерно окрашены, имеют низкий показатель преломления, плотности, твердости, слабый блеск и непригодны для литья с камнями.

Ситалы, или Нанокристаллические материалы

Эти продукты состоят из аморфной матрицы и выращенных из нее и равномерно распределенных по всему объему наноразмерных (7-10 мм) кристаллов. Их состав и структура могут быть самыми разнообразными. Сочетая в себе все лучшие особенности и свойства стекол и кристаллов, ситалы с успехом применяются в производстве оптики, электро- ники и бытовой техники. Природным аналогом ситалов может служить обсидиан – эффузивная вулканическая порода, состоящая из алюмосиликатного стекла и мельчайших зародышевых кристаллов (кристаллитов) и микролитов. Этот исключительный материал заинтересовал специалистов «Формики» еще в 1993 году. Первые образцы из- умрудно-зеленого ситала были выращены в лаборатории одного из московских НИИ, однако потребовалось много лет, прежде чем нанокристаллические материалы были запущены в производство. Сегодня «Формика» является единственной в мире компанией, которая разработала и производит в промышленных масштабах этот совершенно новый для ювелирной промышленности синтетический материал . Компания владеет патентом на применение цветных ситалов в ювелирной промышленности и производит продукцию под следующими запатентованными названиями: «Нанокристалл» , «Nanocrystal» , «Nanogem» и «Formica nanogem» . Продуктовая линейка представлена шпинелью, сапфирином, рутилом, гранатом, кварцем и другими минералами (в зависимости от цвета), а вмещающая их аморфная матрица состоит из высокотемпературного алюмосиликатного стекла.

Нанокристаллы обладают совершенно уникальными физическими и оптическими свойствами:

твердость 7-7.5;
показатель преломления 1.61-1.64;
плотность 3-3.3 г/см3;
температура плавления 1650-1750 С;
цвет и блеск – максимально приближенные к основным природным самоцветам;
прозрачность – прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные;
окраска – равномерная и однородная;
пригодность для литья с камнями – идеальная.

В настоящее время «Формика» производит прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные виды нанокристаллов, которые почти идеально имитируют цвет, блеск, твердость и плотность таких самоцветов, как изумруд, сапфир, шпинель, топаз, хризолит, цитрин, гранат, розовый и дымчатый кварц, черная шпинель, бирюза и др.минералы. На представленных фотографиях ограненных цветных нанокристаллов заметна идентичность их окраски с природными самоцветами. Особенно удивляет сходство изумрудно-зеленого нанокристалла с природными аналогами: они неотличимы по цвету, блеску, показателю преломления и очень близки по плотности и твердости. Учитывая его весьма доступную стоимость, этот наноизумруд можно уверенно назвать достойной альтернативой гидротермальному изумруду, а также зеленому фианиту, иттрий-алюминиевому и галий-гадолиниевому гранатам. Сапфирово-синий нанокристалл заметно отличается от природных сапфиров по плотности, показателю преломления и твердости, но идентичен по цвету и блеску.Нашнаносапфир успешно конкурирует по цене с синтетическим корундом и пользуется большим спросом в диапазоне размеров от 0,8 до 15 мм. Хризолитовый, цитриновый, розовый, серый, все виды топазовых и другие прозрачные нанокристаллы очень близки своим природным аналогам как по цвету, так и по физическим свойствам. Они гораздо лучше имитируют соответствующие природные полудрагоценные камни, чем фианиты, гидротермальные или флюсовые кристаллы и пригодны для технологии литья с камнями. Изумрудно-зеленый, сапфирово-синий и некоторые другие цвета нанокристаллов мы производим в очень темном, темном, среднем и светлом вариантах. Темные разновидности используются для камней мелких размеров, а более светлые – для крупных огранок. Это позволяет получить одинаковую насыщенность в камнях разного разме- ра, что крайне важно для производителей ювелирных изделий. Наряду с наиболее популярными прозрачными нанокристаллами «Формика» производит черный, бирюзовый, молочно-белый, бежевый, медовый и другие полупрозрачные (опаловые) и непрозрачные виды.

Физические свойства Нанокристаллов (НК) в сравнении с соответствующими природными аналогами (ПР)

В настоящее время мы ограничили продажу нанокристаллов в сырье и предлагаем продукцию европейской машинной огранки фирмы «Прециоза», китайской машинной и ручной огранки высокого качества. Преимущество цветных нанокристаллов перед синтетическими кристаллами, стеклами и другими альтерна- тивными материалами столь очевидно, что, несмотря на глобальный экономический кризис в ювелирной отрасли, вся производимая нами продукция в больших объемах реализуется в Таиланде, Китае, Индии, Европе, США, России и странах СНГ. Внедрение Nanogem оказалось настолько востребованным, что в этом году в дни работы сентябрьской выставки Hong Kong Jewellery&Gem Fair мы вышли в финал конкурса, организованного журналом Jewelry News Asia, и получили награду за лучшую инновацию в категории «Производство и технология». Эта победа - еще одно подтверждение признания нанокристаллов ювелирами всего мира в качестве достойной имитации природных самоцветов!

Карен Авакян,
кандидат геолого-минералогических наук
(ГК «Формика»).

Изделия, инкрустированные камнями, остаются фаворитами среди ювелирных украшений. Драгоценные и полудрагоценные вставки дороги. Для снижения стоимости, замены редких или исчезнувших кристаллов ювелиры используют синтетические или искусственно выращенные камни, в том числе, нанокристаллы:

гидротермальные;
синтезированные;
ситаллы.

Ювелирный камень ситалл

Аналоги натуральных камней идеально имитируют свойства драгоценных и полудрагоценных вставок в ювелирных изделиях. Не профессионалу сложно отличить искусственное изделие от натурального самоцвета.

Разработка, освоение производства нанокристаллов проходило в научно-исследовательском институте Москвы с участием российской ювелирной компании ГК «Формика», под руководством кандидата геолого-минералогических наук К.Авакяна. В основу были взяты свойства обсидиана – вулканической породы, в состав которой входит алюмосиликатное стекло и зародышевые кристаллы мельчайших размеров.

Искусственный минерал – ситалл камень. Что это (происхождение вещества), позволит определить технология изготовления нанокристаллов. Производство основано на получении многокомпонентного высокотемпературного состава на базе двух оксидов: SiO2 и Al2O3, являющихся основными компонентами многих драгоценных и полудрагоценных камней.

Технология производства аналогична процессу получения технических ситаллов. Цветовая гамма, прозрачность и прочие свойства достигаются методом подбора металлических добавок, для достижения необходимых характеристик.

Были разработаны технологии изготовления камней различной прозрачности:

непрозрачные;
полупрозрачные;
прозрачные.

Налажено изготовление камней ситалл высокого качества, по цвету, показателю преломления, плотности неотличимых от природных драгоценных и полудрагоценных камней:

Специфика изготовления позволяет получать камни с зональной окраской (сиреневый-желтый), такие, как аметрины. Наноситаллы обладают рядом преимуществ:

Невысокая цена, – позволяет выбрать украшение с аналогами драгоценных камней.
Высокая прозрачность.
Отсутствие включений.
Широкая цветовая гамма, – расширяет возможности дизайна изделия, кристаллы по цвету максимально приближены к идеальным показателям.
Изготовление кристаллов различных размеров.
Хорошо полируются и обрабатываются – возможность выполнять весь спектр огранок.

Широкое применение при изготовлении украшений по технологии «литье с камнем» (требует температурной устойчивости). Суть процесса изготовления – камни устанавливаются не в изделие, а в восковую модель, которая заключена в литьевую форму. Легкоплавкий материал вытапливают.

Далее, в образовавшуюся пустоту заливают металл с высокой температурой. После остывания, остается только закрепить вставки. Применение ситаллов решило проблему деформации камней под воздействием температурных напряжений.

Для сравнения приведены основные средние показатели ювелирных ситаллов (С) и их натуральных аналогов (А): аналог/ситалл (А/С).

Шедевры технологии изготовления нанокристаллов:

История создания, производство технических ситаллов

В 1739 году химик Реомюр Р. в результате опытов с кристаллизацией стекла получил поликристаллический фарфор, выдерживающий высокие температурные нагрузки. Он не смог повторить свой опыт, но факт получения материала был зафиксирован историей и позднее назван ситаллом. Лишь в XX веке ученые возродили идею создания стеклокерамики с удивительными физическими свойствами.

Наименование «ситалл» образовано из двух слов: «стекло» и «кристалл». В употребление введено профессором МХТИ Китайгородским И.И., разработавшим процесс получения стеклокристаллического материала. До сих пор идут споры о праве считаться автором изобретения.

Ученый Дональд Стукей из Нью-Йорка, давший материалу название «пирокерам», утверждает, что опередил всех в 1957 году. Предприятие «Формика» получило патент по изготовлению цветных ситаллов (нанокристаллов) в 90-е годы. В наши дни изучение и разработка стеклокристаллического вещества с улучшенными характеристиками продолжается.

Способы производства ситаллов в промышленности определяют основу изготовления ювелирных нанокристаллов. Производство состоит из следующих этапов:

Получают изделия из полиморфного стекла с различным химическим составом, добавлением ускорителей и нуклеаторов, ускоряющих кристаллизацию и изменяющих ее характеристики.
Первая ступень – тепловая обработка при 500–700°С. Образовываются центры кристаллизации.
Следующая ступень – нагрев до 900–1100°С. Развивается кристаллическая фаза.

Изменения характеристик ситаллов достигается варьированием:

разновидности стекла;
катализаторов;
режимами температурной обработки (внутренняя структура кристаллов изменяется);
применением различных видов облучения.

Методы получения стекла:

вытягивание;
выдувание;
прокатка;
прессование.

Ускорители кристаллизации:

группа цветных и редкоземельных металлов;
окислы и производные солей различных металлов;
фториды;
сера, сульфаты, кокс;
сульфиды.

Ситаллы иногда называют стеклокерамикой. Кристаллическая решетка – среднее между стеклом и керамикой. Структура ситаллов обладает следующими свойствами:

Технология производства материала, управляемость процесса позволяет наделять их дополнительными характеристиками:

прозрачность;
радиопрозрачность;
обладание собственным магнитным полем;
полупроводники.

Применения стеклокерамики

Применение ситаллов в различных отраслях обусловлено его свойствами и возможностью наделять его разнообразными свойствами.

Ситаллы повышенной прочности:

авиастроение;
ракетостроение;
радиоэлектроника.

Также камни наши свое применение:

Прозрачный стекломатериал (термостойкость и радиопрозрачность) – астрооптика, лазерная техника.
Износо-, химически стойкие – текстильная, химическая, автомобильная промышленность, горнодобывающее машиностроение.
Фотоситаллы – в микроэлектронике, оптике, полиграфии.
Слюдоситаллы – в машиностроении.

Плотность оптического стекла, устойчивость к воздействию химии и высоких температур, механическая прочность позволяют производить различную оптику. Изделия находят применение на земле и в космическом пространстве. На земном шаре две компании обладают такими технологиями и производством. Но только в России находится производство полного цикла.

На российском заводе оптического стекла производят оптику для телескопов. Заказы на изготовление составляют третью часть рынка оптики. На заводе могут изготовить заготовки для зеркал около 6,0 метров в диаметре. БТА (Большой азимутальный телескоп), установленный в обсерватории около станицы Зеленчукской, имеет подобный размер главного отражателя.

Продукция завода установлена:

на телескопах проекта Фолкес;
в Китае на спектроскопе, наблюдающим за обширными районами космоса;
в Европейской южной обсерватории;
на телескопах Италии, Индии.

В состав главного зеркала Большого
Южно-
Африканского телескопа входит 91 ситалловый элемент российского производства. Продукция ОАО «ЛЗОС» Ситалл СО115М – материал сверхнизкого теплового расширения, что обусловило его применение для изготовления астрономических зеркал с высокими показателями степени точности.

Это далеко не весь спектр применения стеклокристаллических материалов. Наука не стоит на месте.

Разрабатываются новые технологии. Возможно, в ближайшем будущем, ученые порадуют новыми открытиями, расширят области применения стеклокерамики.

Тема нашей сегодняшней статьи — камень ситалл: что это за чудо и какими свойствами он обладает. Труды профессора Исаака Китайгородского не пропали даром. Ученый придумал способ получения кристаллов с уникальными качествами, благодаря чему материал успешно применяют для изготовления прочных и термостойких деталей. Ситалл нашел собственное почетное место и в ювелирном деле. А ведь процесс получения ценного камня напоминает получение стеклокерамики.

История появления

Имя камня появилось путем сложения первых слогов от названий, обозначающих алюминий и сицилиум (или кремний). И это неслучайно, ведь они входят в состав кристалла, который похож на вулканические породы. В СССР разработкой технологии получения ситалла занимались многие ученые, но успеха добился только Исаак Китайгородский.

Однако еще до него американский ученый Дональд Стукей сделал подобное открытие, но назвал кристалл по-другому. Полученный стеклокристаллический камень назвали пирокерам. Выпуском занялась компания «Дау Корнинг».

По физическим свойствам ситалл близок к натуральному топазу. Но, благодаря широкому цветовому диапазону часто может имитировать многие драгоценные и полудрагоценные камни. Учитывая происхождения кристалла, иногда его называют наноситалл. Однако говорить о том, что это минерал, нельзя, так как в его создании не участвовала природа.

Свойства и процесс образования кристаллов

В основу принципа создания ситаллов легла объемная кристаллизация стекла. Среди физических свойств отметим:

малая плотность (близка к 2,7, как у алюминия);
высокая прочность сжатия;
химически устойчив;
твердость по Моосу – 6,5-7 единиц;
способен работать под напряжением при высоких температурах;
термостойкость 1000 градусов;
пороговая величина прочности – 250 Мпа.

Среди разновидностей ситаллов выделяют магнитные, то есть обладающие магнитным полем, и полупроводниковые, у которых проводимость увеличивается с ростом температуры. Также бывают прозрачные и радиопрозрачные материалы. Исходник для создания кристаллов – шихта, само действие напоминает производство стеклокерамики.

В шихту входят катализаторы для ускорения реакции. С их помощью возможна регулировка фаз. В начале плавления кристаллы появляются в центре, постепенно вокруг них разрастаются агрегаты. Затем наступает охлаждение. Для получения разных видов ситалла используют добавки фоточувствительных элементов и шлаков. В итоге становится возможным получение литиевых, титановых, борно-бариевых, магниевых разновидностей.

Кремлевские звезды сделаны из ситалла

Современный прочный камень быстро нашел собственную нишу среди строительных и конструкционных материалов. Из него делают детали для ракет (обтекатели), стойкую по химическим параметрам аппаратуру, сверхзвуковые управляемые снаряды.

Из технического ситалла делают подложки для микросхем, различные шкалы, корпуса для приборов, то есть, изделия, требующие особой прочности и устойчивости к высоким температурам. Так, в Останкино на нижней смотровой площадке изготовленные из кристаллов проемы выдерживают вес сразу нескольких человек.

При работе с рубиновым стеклом для звезд московского Кремля использовали технологию по созданию ситалла. Применяют его и для производства линз и зеркал, им покрывают для защиты металлические детали. В стоматологии распространены зубные пломбы, в материал для них добавляют алюминий или литий.

Разновидности искусственного камня

Благодаря чистоте кристаллов, непревзойденному блеску, разнообразию цветов, высоким качественным характеристикам наноситалл нашел себя и в ювелирной сфере. Модницы оценили его свойства, красоту и отметили вполне бюджетную стоимость драгоценности.

Этот камень собрал в себя все лучшее от натуральных минералов, оставив «за кадром» все минусы. В ювелирных украшениях применяют искусственные самоцветы нескольких разновидностей. Например, ситалл-сапфир или ситалл-гранат. Вторая часть названия говорит о том, какой драгоценный камень в каждом конкретном случае представлен кристаллом-имитацией.

Известны и другие. Султанит-ситалл переливается зеленым, перламутровым, желтым, черным, оранжевым, коричневым. Такое же красивое сияние демонстрирует аметист-ситалл, но здесь уже синий, розовый, красный и фиолетовый цвета.

Аметрин-ситалл содержит в палитре два цвета – фиолетовый и золотистый. Такой камень встречается на рудниках Южной Америки. Найти среди природных минералов подобное чудо – большая удача. Он считается символом сердца индейской девушки, которая разделила любовь к своему народу и мужу-испанцу.

Вторая жизнь натуральных камней

Танзанит-ситалл внешне полностью повторяет внешний вид натурального зеленого или коричневого минерала.

Камень параиба получил вторую жизнь в виде турмалина-ситалла. Только ювелир способен заметить его искусственное происхождение. Яркий насыщенный сине-бирюзовый цвет кристалла в природе встречается редко. За необыкновенную игру света его называют неоновым

Ситалл с названием «Лондон» выглядит похожим на голубой топаз с серым оттенком. Этот искусственный камень великолепно смотрится в серебряных и золотых оправах. Цена на него колеблется в районе 3-4 тысяч рублей за экземпляр размеров 12х12 мм.

Цены на ситалл, имитирующий султанит, аметрин, танзанит или турмалин, вполне бюджетные. Вставка размером 10х10 мм стоит 2-3 тысячи рублей. А камень, внешне похожий бриллиант покупают за 2 тысячи.

Достоинства синтетики

У наноситалла отсутствуют лечебные и магические свойства, которые присущи природным камням. Но не стоит рассматривать этот факт, как недостаток, ведь далеко не для всех людей натуральные минералы несут положительную энергетику. То же самое относится и к знакам зодиака.

Под каким бы созвездием ни родился человек, он может носить украшения с синтетическими кристаллами. И в этом их неоспоримый плюс.

Несмотря на отсутствие магии, искусственные камни обладают рядом преимуществ. Лабораторные условия позволяют вырастить крупные экземпляры ситалловых разновидностей. Палитра цветов не ограничена, а игра света в гранях не уступает природным самоцветам. Кроме того, состав и прочность кристаллов стоит на должном уровне.