莫桑石

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碳矽石,碳化硅
基本資料
類別化合物
化学式碳化矽 - SiC
性質
分子量40.10
顏色無色、藍、綠、黃綠、黃色
晶系六方晶系
解理[0001] 不明顯
断口貝殼狀
摩氏硬度9.25
光澤玻璃,次金屬光澤
條痕灰綠色
透明性透明至不透明
密度3.218 - 3.22g/cm³

天然莫桑石 (英文:moissanite) 於自然元素(Native Elements)中之化學式為SiC(英文:carborundum)°1.3.8 Dana Group °1.3.8.1 碳矽石/莫桑石(Moissanite)-SiC[1]俗稱金剛砂,寶石名稱鑽髓,為矽與碳相鍵結而成的陶瓷狀化合物,碳化矽在大自然以莫桑石這種稀罕的礦物的形式存在。莫桑石和鑽石兩者都是在地核中在熱量和壓力下演化的天然礦物。[2] 天然莫桑石於地球上僅存在存地核中又因板塊擠壓火山噴溢所形成之 火成岩岩漿岩中而天然開採到的碳化矽晶體或是尺寸和數量是不足以似鑽石或各類寶石大量於市場上流通販售,因此现今市面上的莫桑石基本上都是在實驗室中像合成鑽石一樣人工合成生產的,可是還是有高端人士、美國礦區甚至多處私人小規模礦區所有人擁有並私下流通或國際拍賣會上競標流動著,也因「天然莫桑石在鑽體切割雷射後與鑽石幾乎是相同等級等質」但相反的由實驗室人造之莫桑石就僅次於鑽石,更被稱為鑽石次替代物

莫桑石(英語:moissanite),也稱莫桑钻魔星石魔星钻,是天然碳化矽晶体的别稱,因1893年由法國化學家亨利·莫瓦桑(Henri Moissan,1852~1907)最先發現而得名,1893年亨利·莫瓦桑在研究來自美國-亞利桑那州代亞布羅峽谷隕石樣品時發現了罕有的在自然條件下存在的碳化矽礦石,將之命名為莫桑石。天然碳化矽在地球自然界中其罕見,最常發現於超基性岩隕石(比如钾镁煌斑岩金伯利岩)中發現,雖然產量罕少但美國西岸開採到莫桑石又顯最多,另外在默奇森陨石中檢測到的異常同位素丰度表明这些天然碳化矽有来自于太陽系以外漸近巨星支的富碳恒星

碳化硅属于超硬材料硬度仅次于钻石,但韧性耐火性更佳,除了用于珠宝装饰之外,其晶体和薄膜有许多工业用途。

用途[编辑]

珠寶[编辑]

莫桑石订婚戒指

打磨好的人造莫桑石外觀與用於珠寶的鑽石非常相似,重量亦相當接近,折射率(2.648~2.691)略高於鑽石(2.42),火彩色散度(0.104)卻超過鑽石(0.044)的兩倍,並且在各項指標上優於锆立晶二氧化锆晶體),因此被認為是鑽石的良好替代選項。早於1997年,珠寶業就已經開始把莫桑石視為新興的鑽石替代品[3],主要由美國珠寶商詩思公司(Charles & Colvard)銷售(其專利于2016年到期),而寶石鑒定所會注明其寶石類別為(英文 :Synthetic Moissanite)合成莫桑石[4]

工業[编辑]

除了作為裝飾珠寶以外,莫桑石因其高硬度莫氏硬度为9.25~9.5,略低於鑽石的10),更優的抗冲擊强度(斷裂韌性3~5 MPa⋅m1/2,相比之下鑽石只有2.0 MPa⋅m1/2)和低成本可以作為工業金刚石的替代品用於高壓試測中[5]。因为莫桑石的導熱性導熱係數為2.3~4.9 W/K⋅cm)遠低於鑽石(26 W/K⋅cm[6]),也可以用於電子和熱能器材中,比如發動機的保護電路、執行器和蓄電系统[7][8]。同時莫桑石還具有熱澤光[9],因此在測量放射性劑量方面也有用途[10]。此外,碳化矽金鋼砂也大量被用於工業研磨和切割、製造複合裝甲單兵護甲中的防彈板、天文望遠鏡的镜面材料[11][12]、生成石墨烯的载体[13][14]以及鐵路車輛的牽引變流裝置。


交易市場

天然莫桑鑽為封閉流通交易市場又因產量罕少所以實際市場交易價格相對比鑽石來的高但目前為止尚未有實際交易價格由封閉之交易市場流出。珍貴於鑽石之上天然莫桑鑽也因未有確切之價格所以交易時經常性得以鑽石規格價格為基準價且向上炒作以及加成後來產生交易價格,2016年Charles & Colvard 專利到期。由於人造莫桑鑽大量進入市場競爭造成國際鑽石商不熄一切代價宣傳抹黑以此來維護鑽石交易盤價穩定,則使資訊本就封閉的天然莫桑石與人造莫桑石消費信用降低,所以開採天然莫桑石之開採方須於鑽體標記上與檢驗方、收購方縮寫以及鐳射編碼,而目前僅為GRA 、GIA、NGTC、HRD為專屬單位,更僅有美藉鐳射編碼開頭為GRA 21615、GRA24391、GRA21826、GRA24711、NGTC817、HRD49382、HRD49886、HRD70482為正式天然莫桑原石。

人造莫桑鑽1995 年夏季,一位鑽石切割師觀察了一塊莫上桑石樣品,並提出適當切割的晶體可以使其成為一顆璀璨的新 寶石。從那裡,來自 CREE 的科學家,最終是 Charles & Colvard,開始了一項為期三年的研究項目,旨在將莫桑石珠寶的火彩和光彩帶給消費者。直到 2015 年下半年,Charles & Colvard 及其專利家族繼續壟斷莫桑石的專利,禁止任何競爭對手的寶石進入市場。

参考文献[编辑]

  1. ^ 矿物列表. 维基百科,自由的百科全书. 2020-09-15 (中文). 
  2. ^ Jewelry, Moissy Fine. Moissanite. Moissy Fine Jewelry. [2021-10-14] (英语). 
  3. ^ Kurt Nassau, Shane F. McClure, and Shane Elen, James E. Shigley. Synthetic Moissanite: A New Diamond Substitute. Gemological Institute Of America. [1997-12-31]. 
  4. ^ RAGAZZA寶石行. 莫桑石都有證書嗎?. RAGAZZA. [2020-03-01]. 
  5. ^ Xu J. & Mao H. Moissanite: A window for high-pressure experiments. Science. 2000, 290 (5492): 783–787. Bibcode:2000Sci...290..783X. PMID 11052937. doi:10.1126/science.290.5492.783. 
  6. ^ 余樹楨. 了不起的結晶—金剛石. 中華民國科技部科技大觀園網站. 2011-02-09 [2020-07-10] (中文(繁體)). 
  7. ^ Zhang J.; Wang L.; Weidner D.J.; Uchida T.; 等. The strength of moissanite (PDF). American Mineralogist. 2002, 87 (7): 1005–1008 [2020-05-01]. Bibcode:2002AmMin..87.1005Z. doi:10.2138/am-2002-0725. (原始内容存档 (PDF)于2018-04-17). 
  8. ^ Bhatnagar, M.; Baliga, B.J. Comparison of 6H-SiC, 3C-SiC, and Si for power devices. IEEE Transactions on Electron Devices. 1993, 40 (3): 645–655. Bibcode:1993ITED...40..645B. doi:10.1109/16.199372. 
  9. ^ Godfrey-Smith, D.I. Applicability of moissanite, a monocrystalline form of silicon carbide,to retrospective and forensic dosimetry. Radiation Measurements. Aug 1, 2006,. Volume 41 (7) [23 December 2017]. 
  10. ^ Bruzzia, M.; Navab, F.; Piniac, S.; Russoc, S. High quality SiC applications in radiation dosimetry. Applied Surface Science. 12 December 2001,. Volume 184 (1–4): Pages 425–430. Bibcode:2001ApSS..184..425B. doi:10.1016/S0169-4332(01)00528-1. 
  11. ^ The largest telescope mirror ever put into space. European Space Agency. [2009-06-06]. (原始内容存档于2012-10-19). 
  12. ^ Petrovsky; G. Tolstoy; 等. 2.7-meter-diameter silicon carbide primary mirror for the SOFIA telescope. Proc. SPIE. 06/1994, 2199: 263-270 [2020-05-01]. Bibcode:1994SPIE.2199..263P. doi:10.1117/12.176195. (原始内容存档于2014-04-19). 
  13. ^ de Heer; Walt A. 19. Epitaxial graphene. Sattler, Klaus D. (编). Handbook of Nanophysics (free download). Taylor and Francis. 2010. ISBN 1-4200-7538-1. 
  14. ^ de Heer, Walt A.; Berger, Claire; Wu, Xiaosong; First, Phillip N.; Conrad, Edward H.; Li, Xuebin; Li, Tianbo; Sprinkle, Michael; Hass, Joanna; Sadowski, Marcin L.; Potemski, Marek; Martinez, Gérard. Epitaxial graphene (PDF). Solid State Communications. 2007, 143 (1–2): 92–100 [2009-07-31]. Bibcode:2007SSCom.143...92D. doi:10.1016/j.ssc.2007.04.023. (原始内容 (free download)存档于2008-12-09). 

延伸閱讀[编辑]