Технология производства и свойства синтетического опала

Благородный опал — один из самых дорогих камней на рынке. Его стоимость может достигать сотен долларов за карат. Так как этот камень очень красивый, спрос на него постоянно растет. Но в природе добывается их очень мало, особенно хорошего качества, поэтому невозможно удовлетворить полностью все запросы потребителей. С этой целью был разработан синтетический опал.

опал искусственный
Синтетический опал

Цена на камень природного происхождения высокого качества может доходить даже до 1000 долларов за карат. Это происходит, благодаря нескольким факторам: редкостью благородного камня и сложностью обработки. При добыче камня его очень сложно извлечь, и он повреждается даже в самом процессе.

Опал относится к тому же самому семейство, что и кварц. Но, в отличие от кварца, он не является кристаллическим и характеризуется наличием большого количества воды, связанной с кремнеземом. Для образования природного опала требуется определенное время, обычно сотни тысяч лет, поэтому первая задача для ученых было обнаружить, каким образом можно этот процесс ускорить настолько, чтобы качество сильно не пострадало. Кроме того, еще одной серьезной проблемой являлось наличие минералов таких разнообразных цветов. Необходимо было детально изучить структуру этого камня, чтобы определить, что именно дает такой уникальный цвет и блеск, и как его повторить.

Разработки методики начали еще в 60-х годах XX века. Это стало возможно благодаря изобретению такого устройства, как электронный микроскоп. Он представляет собой прибор, который позволяет разглядеть поверхность минерала с высокой разрешающей способностью. Во время исследования было обнаружено, что этот камень в основном состоит из маленьких сфер, которые имеют диаметр в пятую часть микрона.

Кроме того, было обнаружено что эти сферы расположены в правильном геометрическом порядке, что образует дифракционную решетку. Дифракционная решетка применяется в оптике и ее действие заключается в следующем: падающий пучок света во время прохождения через небольшое отверстие раскладывается на спектры. Это происходит из-за того, что и рассеянное излучение взаимодействует между собой и получается картина из разных цветов.

Таким образом было установлено точно, из чего состоит опал. То же сканирование показало, что такие частички не являются однородными, они образованы концентрическими оболочками. Такая структура возникает при испарении воды и увеличении концентрации оксида кремния. Достоверно неизвестно, какие условия в природе приводит к такому результату, можно только предположить, что они редкие.

Патент на изготовление опала был выдан в 1964 году. Сначала были изготовлены шарики нужного размера. Но наиболее сложной была задача уплотнить шарики настолько, чтобы камень получился прозрачным, как в природе.

В семидесятых годах появились сообщения об опалах, изготовленных Жильсоном. Четыре года он занимался разработкой технологии для их изготовления. Синтез этого опала занимал более одного года. Камни, сделанные таким образом, были очень близки к природным и по структуре были, как настоящий опал. Если рассмотреть их в микроскоп, то можно увидеть, что структура повторяет натуральную. Также изучение камня показало, что поверхность опала покрыта чешуйками.

Достоинство такого метода в том, что получаемые камни обладают не такой высокой пористостью, как натуральные, что сильно влияет на их прочность. Поэтому ухода за ними не требуется.

Такие камни очень сложно отличить от натуральных. Несколько различаются показатели свойств плотности и твердости. Опалы Жильсона были получены молочно-белого и черного цветов. Их особенностью является структура поверхности, которая представлена своеобразными чешуйками, из-за чего если приложить к камню язык, он прилипнет.

Ещё один очень камень, который можно встретить в продаже, это опал Койцера. Он также производится в лаборатории и имеет химический состав и структуру идентичные натуральному. Принципиальное отличие этих опалов от природных в том, что они пропитываются специальной резиной. Это повышает стабильность, снижает количество включений и дает ему очень высокую твердость.

опал искусственный
Цвета синтетических опалов

В Институте физики твердого тела РАН также занимаются разработкой синтетических опалов. Технология позволяет не только синтезировать камни, но и создавать из них матрицы с навесной структурой для использования в оптоэлектронике и других областях науки и техники.

Облагораживание

Кроме того, что в продаже можно встретить искусственные минералы существует и облагороженный натуральный опал. Дело в том, что камней высокого качества добывается очень мало. Особенно самые дорогие опалы черного цвета встречаются очень редко. Поэтому для имитации используют природные камни, которые подвергаются специальной обработке. Основные из них называются дуплеты и триплеты.

Дублеты — это камни, в которых берется верхняя часть из прозрачного опала и приклеивается на черное основание. Таким образом прозрачные натуральные опалы делаются более дорогими — чёрными. В профиль можно заметить, что между двумя камнями находится граница склейки. Цена такого камня в десятки раз меньше, чем натурального.

Похожие технологии применяются и триплетов, только сверху на него накладывается прозрачный купол. Ещё один метод облагораживания опала — это пропитка дымом, при этом его частички задерживается и делают камень таким образом ярче.

Синтетическое происхождение опала уменьшает его стоимость намного. Однако методы сейчас настолько отработаны, что искусственное его происхождение не означает низкое качество. Более того, синтетический вариант может иметь намного более крепкую структуру. Покупая опал, произведенный человеком, нужно знать, какая технология была использована и какого он качества.

Рекомендуем похожие статьи