合成鑽石這一概念，相信大家已經非常熟悉了。近幾年，隨著戴比爾斯、施華洛世奇等眾多知名珠寶品牌紛紛涉足合成鑽石領域，合成鑽石這一浪潮也愈演愈烈。當然，這一切無不依託於愈加成熟的合成鑽石技術。

CVD法合成鑽石生長過程

羅馬不是一天建成的，「寶石之王」鑽石當然也不是那麼好“造”的。回顧合成鑽石的發展史，可以說也是近代科學的發展縮影，其中的每一點進步都得益於無數科學家們的不斷探索。

早期探索：鑽石的本質是什麼？

• 17~18世紀

鑽石的人工合成研究，最早可以追溯到17世紀，科學家們嘗試探索天然金剛石（鑽石的礦物名稱）的化學成分。17至18世紀，為了弄清金剛石究竟是什麼，科學家們做了大量測試，不斷接近“真相”。

• 1675年

著名物理學家牛頓得出“金剛石是可燃的”這一結論。

• 1772年

法國化學家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier）發現燃燒金剛石所得的產物會使石灰水變渾濁，從而證明了金剛石燃燒有二氧化碳生成。

• 1796年

Smithson Tennant

英國史密森·滕南特（Smithson Tennant）率先發現金剛石是由碳元素組成的單質，為為人工合成鑽石的探索開啟了一扇大門。

合成試驗屢屢失敗：哪條路才是對的呢？

• 19~20世紀

近200年的時間裡，鑽石的合成也鮮有進展。畢竟天然鑽石是在地表以下一百多公里深處，巨大的壓力和高溫下產生的。而在系統的熱力學知識成型以前，科學家們的試驗自然是困難重重。雖然眾多試驗均告失敗，但其中有幾位科學家影響重大，為後來的合成鑽石技術提供了方向。

• 1880年左右

蘇格蘭化學家漢納（James Ballantyne Hannay）採用將碳氫化合物、骨油與鋰的混合物密封在堅固的鐵管中，並在爐中加熱數小時以析出晶體的方式來製造鑽石。在80餘次的試驗中，大多數鐵管都爆炸了，只有個別倖存，而在殘餘物中發現了一些很像鑽石的結晶物。這些結晶物後來被提交到了倫敦大不列顛博物館。

1943年，在漢納逝世11年後，通過現代X射線衍射技術證明了這些結晶物就是鑽石。但此後，用他記錄的方法再沒有人成功製造出鑽石，科學界對這些鑽石晶體的來源和漢納的可信度也爭論了數十年。但是，漢納的方法為鑽石合成提供了正確的思路，即在人工條件下創造高溫高壓環境有可能生成鑽石。

• 1894年

法國化學家莫桑（Ferdinand Frederick Henri Moissan）採用了跟漢納類似的方法，他用電爐加熱碳坩堝，使裡面的碳和鐵溶解並且飽和，然後將其迅速冷卻，產生很高的內壓，從而析出結晶物。這種方法曾被大多數科學機構所接受，曾一度成為20世紀前30年代許多化學教科書中的經典教學案例。但莫桑的試驗產物沒有被保存下來，無法證明是鑽石，後來有人重複進行該試驗，也只有碳化硅產生。

而莫桑的家人則認為，莫桑的助手為了終止他的不斷試驗，將一顆天然鑽石放入了裝置中。

*值得注意的是，無論莫桑博士的試驗結果究竟是怎樣的，他都是珠寶界應當記住的科學家。1894年，莫桑博士在一些隕石中發現一些碳化硅顆粒特別明亮很像鑽石，但地球上從沒發現過此類物質。1905年，為了表示對莫桑博士的尊敬，這個新礦物被命名為Moissanite，也就是如今市場上所稱的莫桑石（合成碳化硅）的天然對應物。

• 1947年

美國實驗物理學家布立基曼（Percy Williams Bridgman）進行過合成鑽石的試驗，雖然失敗了，但值得注意的是，布立基曼已經接近了合成鑽石的臨界限。他發明的自密封加壓裝置—帶壓（Belt）裝置，壓力可高達40萬大氣壓。後來他公開發表的D-G相平衡圖，解決了合成鑽石需要超高壓高溫的理論問題。

鑽石生長理論和高溫高壓技術的不斷成熟，昭示著合成鑽石只差臨門一腳了。

曙光：成功是不斷探索的結果

• 20世紀

20世紀開始，由於鑽石優越的性能，工業級鑽石被廣泛應用於建材、鑽探等各領域。需求量的攀升和自然資源的緊缺，使得各國開始大力開展鑽石的合成探索試驗。

*Tips:金剛石消耗比曾一度作為一個國家工業化水平的衡量指標。

• 1954年左右

在歷經4年試驗後，美國通用電氣公司（GE）採用高溫高壓法和壓帶裝置成功合成了鑽石。並在1958年開始銷售合成鑽石，短短一年內產量就達到75萬克拉。

當然，通用電氣公司並不是合成鑽石領域的獨行者。1953年，瑞典工程公司（ASEA）就採用壓力球裝置成功合成了40顆鑽石小顆粒（直徑約0.5mm）。由於合成出的晶體比預期的要小，ASEA嘗試改善實驗條件以期獲得更大的晶體，因此並沒有第一時間公開發表。而正在此時，通用電氣公司公佈了他們的合成成果。

• 1963年

北京通用機械研究所和地質科學院在採用兩面頂壓機試驗成功，經鄭州磨料磨削研究所及地質科學院的分析測試，確定中國第一顆合成鑽石於1963年12月6日誕生。

各國成功合成鑽石的時間

儘管各國合成鑽石陸續成功，但由於總帶棕黃色調，所以長期僅供工業用途。

早期合成鑽石帶有濃重棕色調（左HPHT法，右CVD法）

• 1971年

美國通用電氣公司（GE）培育出了第一批達到珠寶級別的高品質合成鑽石，但製造成本高昂，很難進行商業化推廣。

• 至2007年

此後科學界又不斷改善技術，使合成鑽石更大、更好也更便宜。越來越多公司加入其中，成功製造出了出了黃鑽、粉鑽等彩鑽。至2007年，彩色合成鑽石技術已較為成熟，成為物美價廉的珠寶替代方案。

合成鑽石，顏色等級豔黃色

雖然彩鑽已經足夠美麗，但各大合成公司和科學家們都堅持朝著最終目標努力——

• 2012年

Gemesis公司宣佈掌握了IIa型無色鑽石的合成技術，可謂合成鑽石技術的重大突破。畢竟IIa型天然鑽石也僅佔目前世界天然鑽石產量的2%不到。

• 2015年

寶石級合成鑽石技術的日趨成熟、其市場化的誘人前景，吸引了許多傳統珠寶商加入其中。2015年12月，美國最大的珠寶製造商Stuller開始銷售合成鑽石。

• 2018年5月

2018年5月29日，戴比爾斯對外正式宣佈推出全新的合成鑽石品牌LightBox Jewelry，無色、粉色、藍色三種顏色的合成鑽石將統一以每克拉800美元的價格出售。

• 2018年7月

2018年7月，美國聯邦貿易委員會在最新發布的珠寶指南中，對使用了62年的鑽石的定義進行了修改，刪除了“天然”二字。允許使用“培育”（Culture）一詞作為前綴用於實驗室生長的鑽石。這標誌著人們對人工合成鑽石的認可和接納。

• 2019年

從2019年7月1日開始，GIA實驗室生成的鑽石報告和鑑定報告不再使用“合成”一詞，而採用“實驗室培育鑽石”等詞彙。

GIA實驗室在合成鑽石腰圍上的標記字樣

• 2020年

2020年1月的巴黎高級時裝週上，施華洛世奇公佈了首批實驗室合成彩鑽，涵蓋了16種顏色，其中包括了紅色、橘粉色、青綠色等天然鑽石中罕見的色調，但價格尚未公佈。

施華洛世奇實驗室合成彩鑽

如今，合成鑽石大規模進入市場已成必然趨勢。但因為價格、稀有性的差異，合成鑽石和天然鑽石的受眾和定位已逐漸分化，顯現並頭發展的苗頭，而這無論是對行業還是消費者都是喜聞樂見的良好趨勢，畢竟讓科技服務於大眾才是合成鑽石技術的初衷。

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作者介紹：潘彥玫，中國地質大學（北京）珠寶學院碩士，英國皇家寶石協會珠寶鑑定師（FGA）。現任國家珠寶玉石質量監督檢驗中心國檢珠寶培訓中心講師，主要從事鑽石、彩色寶石及玉石的教學與研究工作。授課風格生動親切、深入淺出，注重培養學生的實踐能力，使其學以致用。

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關鍵字: 稀有性 鑽石 合成