Нанокристаллы. Описание свойств и применение камня ситалл

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»).

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.

Общая характеристика аметрина

Аметрин – это мелкокристаллический кварц. В отдельный подвид его выделили из-за двойной зональной окраски. Расцветка камня – это два цвета, которые не смешиваются между собой. Сиреневый либо светло-фиолетовый цвет граничат с персиковым и оттенками желтого. В то же время переход от одного цвета резкий, без видимого смешивания цветов.

Камень обладает прозрачностью и стеклянным блеском . Это твердый минерал, не поддающийся быстрой обработке.

Аметрин редкий минерал. Основное место рождения – Боливия. Образцы высшего класса добывают в шахте Анахи. Кристаллы с менее насыщенным окрасом можно встретить в Бразилии. Единицы камней обнаружены в Сирии. Их окрас умеренный, дымчатый.

Легальная поставка аметрина на рынки началась только в 1989 году. До этого момента законы Боливии запрещали экспорт самоцвета. Долгое время источником камня для ювелиров были контрабандные поставки.

Применение и физические свойства аметрина

Самоцвет достаточно популярен в среде ювелиров. Его поддают огранке и вставляют в различные украшения . В связи с ограниченным количеством камня на планете и его дороговизной, мастера часто используют искусственный аметрин.

Уникальный метод получения искусственного самоцвета разработали в Институте экспериментальной минералогии в России. Внешне эти камни практически не отличаются от натуральных. Также имеют зональный окрас. Только в отличие от оригинальных минералов, аналоги дольше держат цвет и не выгорают на солнце. Более того, искусственный камень имеет насыщенный и более яркий цвет. Также натуральный аметрин легко оцарапать. Например, шпинель может оставить на нем следы. А искусственный камень прочнее.

Особенности обработки самоцвета

В первую очередь аметрин промывают в кипятке . После разделяют, следуя трещинам, которые появились при термообработке. Качественная огранка подчеркивает уникальный окрас и элегантность минерала. Чаще всего самоцвету придают огранку багет или ступенчатую прямоугольную форму. Редко ювелиры используют другой вид огранки. Самое главное – это соблюдать перпендикулярное расположение цветовых зон камня к площадке. В таком случае два тона смешиваются и создают особую игру цвета внутри аметрина.

Магические свойства аметрина

Аметрин – это камень мира, покоя и равновесия. В средние века его использовали придворные льстецы, чтобы получить расположение вышестоящих лиц. Колдуны и шаманы применяли самоцвет в некоторых обрядах. Кристалл помогал задобрить духов. Часто при помощи аметрина колдуны и маги получали поддержку у потусторонних сил .

Этот камень раскрывает неординарные способности – дар ясновидения, усиливает интуицию человека. Если хранить аметрин под подушкой, можно увидеть сны с предсказанием будущего.

Прежде, чем получить поддержку камня, необходимо настроить его связь с высшими силами. Для этого кристалл выкладывают под свет Луны в полнолуние. За основу берут шелковую ткань фиолетового или сиреневого цвета. Зажигают две свечи. Когда они догорают, камень убирают в темное место. Только после этого ритуала к кристаллу можно обращаться за советом или поддержкой.

Как талисман, аметрин камень подходит вспыльчивым людям. Он помогает стать более спокойным и рассудительным, способствует улаживанию конфликтов . Если носить амулет с этим камнем, то можно себя защитить от эмоционального или физического насилия.

Астрологические свойства самоцвета

Астрологи утверждают, что аметрин хорошо подходит всем зодиакам. При этом каждому знаку он помогает по-своему:

Целительные свойства аметрина

Аметрин положительно влияет на организм человека. Литерапевты утверждают, что проблемы в интимной сфере помогут решить кольца с аметрином. Женщинам этот камень помогает забеременеть, защищает от гинекологических проблем. У мужчин повышает потенцию. Серьги с аметрином избавляют от головных болей, улучшают память и умственные способности.

Если носить украшения с аметрином на шее, можно излечить заболевания желудочно-кишечного тракта, избавится от анемии. Самоцвет улучшает обмен веществ, способствует похудению и общему оздоровлению тела.

Камень ситалл

Ситалл – это стеклокристаллический материал . Кто первым научился его синтезировать, ведутся споры и сегодня. Одни источники утверждают, что это сотрудник нью-йоркской компании «Дау Корнинг» Дональд Стукей в 1957-м году. В других источниках указано, что авторство технологии принадлежит советскому ученому Исааку Китайгородскому, который работал в институте Дмитрия Медлеева. В то же время ювелирная фирма «Формика» оспаривает эти два варианта и утверждает, что ситалл был изобретен у них в начале 90-х.

Физические и химические свойства камня

Химически ситалл является стеклом. Его формула совпадает с формулой горного хрусталя. В то же время ситалл отличается плотностью и окрасом.

А также некоторые камни обладают уникальными свойствами:

собственным магнитным полем;
встречаются полностью прозрачные образцы;
некоторые кристаллы – это полупроводники.

Ситалл камень - что это и где применяют?

Сегодня камень использую не только в ювелирных изделиях. Его часто применяют в технической и строительной сфере жизни.

Ситалл пускают в ход:

В ювелирном деле ситалл применяют только с 70-х годов ХХ века . До этого времени материал использовали для производства керамической плитки и строительства. Технологии обработки камня развивались и вскоре мрачные оттенки заменились нежно-молочными, благородными цветами.

Среди ювелирных изделий, инкрустированных камнем ситалл, встречаются серьги, подвески, кольца, браслеты, подвески, броши и ожерелья.

Камень ситалл и его свойства

На сегодняшний день ювелирное производство достигло такого высокого уровня, что стало возможным создание искусственных минералов, которые имеют высокую схожесть со своими натуральными собратьями, но стоят очень дёшево. Наноситалл является одним из ярких примеров таких камней, подробнее о нём мы расскажем дальше.

Обусловлено это одной проблемой, которая тревожит абсолютно всех производственников – стоимость натуральных драгоценных (и полудрагоценных) минералов постоянно увеличивается, что обусловлено возрастающей инфляцией и сокращением их добычи. А второй момент – покупатели не готовы расставаться со своими деньгами и приобретать дорогостоящие ювелирные изделия.

Из-за такой тенденции производственным ювелирным предприятиям приходится приобретать более бюджетные варианты, которыми и выступают заменители природных самоцветов.

Камни, созданные ювелирами, получили множество различных названий – так, их именуют и искусственными, и воссозданными, и прессованными, и гидротермальными, и выращенными и так далее. Суть от названия, конечно, совсем не меняется – исходный материал таких минералов создаётся людьми.

Говоря об искусственных камнях, не стоит делать акцент на названии материала, ведь намного более важными являются потребительские свойства ювелирных камней, а также степень схожести подделки с натуральным камнем и, безусловно, стоимость.

Наноситалл – что это

Наноситалл является созданным в искусственных условиях оптическим поликристаллическим камнем, различающимся по степени своей прозрачности. Процесс его получения включает в себя кристаллизацию стекла с нужными химическими компонентами, в результате чего получают материал, которому присущи более высокие свойства, чем изначальному стеклу.

На сегодняшний день наноситалл производят только в одной компании в мире – российской RusGems. Эксперты компании долго занимались разработкой наиболее оптимальных технологий, чтобы по итогу получить совершенный искусственный материал.

Основа наноситалла – это оксиды SiO2 и Al2O3. Затем к составу добавляются прочие ингредиенты, наличие которых обеспечивает запланированные физические и химические свойства, а также те внешние показатели, благодаря которым наноситалл максимально схож с природными самоцветами.

Камень может обладать любыми цветовыми характеристиками, варьироваться в своих размерах и по степени прозрачности. Покупателей приятно порадует достаточно демократичная стоимость украшений с наноситаллом, плюс к этому без специального образования и аппаратуры различить, где натуральный камень, а где подделка возможно не всегда.

Немаловажное достоинство самоцвета – в нём нет вредных компонентов и примесей, благодаря чему украшения с наноситаллами не причинят вреда вашему здоровью.

Историческая справка о наноситалле

Если говорить о самой технологии по созданию искусственных камней, то она на сегодня существует уже больше, чем 50 лет. А формула, по которой создаётся современный вариант наноситалла, несколько более поздняя.

Мы до этого уже упомянули, что единственной компанией в мире, производящей минерал, выступает российская RusGems. Срок её существования на мировом ювелирном рынке синтетического производства — немного больше пятнадцати лет. Эксперты организации постоянно совершенствуют качество изготовляемых кристаллов и расширяют их цветовой ассортимент.

Характеристики наноситалла

Если сочетать все характеристики наноситалла, то в результате выходит поистине уникальный самоцвет.

Главные пункты, по которым оценивают минерал это:

Чистота — абсолютно чистые натуральные самоцветы встречаются весьма и весьма редко, почти все камни природного происхождения обладают разными внутренними изъянами: разными трещинками, пузырьками или включениями других камней, но это совершенно не относится к наноситаллу. Для искусственно созданных камней характерна чистота и полная прозрачность.
Цветовая палитра — благодаря возможности обеспечивать контроль над процессом создания минерала, путём добавления к нему разных примесей, становится реальным получение любого оттенка, максимально приближенного к природному аналогу имитации.
Цветовая устойчивость. Окраска минералов не меняется в течение длительного промежутка времени — минералы не тускнеют, не выгорают под солнечными лучами, как это нередко происходит с натуральными самоцветами. Изделия с наноситаллами могут использоваться в любых погодных условиях независимо от поры года, а цвет гарантированно сохранится в своём первозданном виде.
Блеск — также, как и цвет в полной мере соответствует природным минералам. По своему блеску камни разделяются на матовые, перламутровые и глянцевые.
Степень твёрдости — наноситалл отличается самой оптимальной твёрдостью, которая соответствует семи баллам по шкале Мооса. Это значит, что минерал не является очень твёрдым, но и не самым мягким.
Устойчивость к температурному воздействию — ненатуральные камни можно нагревать до пятисот градусов по Цельсию, при этом их характеристики ничуть не изменятся.
Параметры минерала — огромное преимущество наноситалла заключается в том, что возможно создание кристаллов любого размера и формы. Кроме этого, могут меняться размеры самоцвета, его форма, цветовые показатели и прочие характеристики исходя из личных пожеланий заказчика.

Магические и лечебные свойства наноситалла

Так как привлекательный, но «неживой» минерал был создан человеком, он не имеет никаких магических способностей. Это не может быть расценено в качестве существенного минуса, ведь если натуральные камни способны, как приносить пользу для одних людей, так и быть очень вредными для других, а в случае с наноситаллом использовать его можно всем, совершенно безбоязненно.

Наноситалл и астрология

Как мы уже упомянули выше, изделия с наноситаллом могут применяться представителями разных Зодиакальных созвездий. Поэтому не мучайте себя пустыми сомнениями и смело отправляйтесь в магазин за приятной и безопасной покупкой!

А в завершение не забудьте просмотреть интересное тематическое видео:

Погадайте на сегодняшний день c помощью расклада Таро "Карта дня"!
Для правильного гадания: сосредоточьтесь на подсознании и ни о чем не думайте хотябы 1-2 минуты.
Как будете готовы - тяните карту:

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.