Стронциев титанат

стронциев титанат

Купете естествени скъпоценни камъни в нашия магазин за скъпоценни камъни

Фабулит (стронциев титанат): Уникален синтетичен скъпоценен камък

Синтетичният стронциев титанат е завладяващ материал, който е един от няколкото титаната, разработени в края на 40-те и началото на 50-те години на XX век. Той е бил част от група, която е включвала също бариев титанат и калциев титанат.

История и развитие

Изследователските усилия са проведени до голяма степен в National Lead Company (по-късно известна като NL Industries) в Съединените щати, ръководени основно от Леон Меркер и Лангтри Е. Линд. На 10 февруари 1953 г. Меркер и Линд патентоват първоначалния процес на растеж, а през следващите четири години патентоват няколко модификации, включително корекции на изходния прах и използването на оцветяващи примеси.

Процес на растеж

Предпочитаният метод за израстване на синтетичен стронциев титанат е разновидност на метода на Верньой, известен също като процес на пламъчно топене. За това израстване се използва обърната водородно-кислородна горелка, през която се подава изходен прах, смесен с кислород. Този процес се подобрява допълнително чрез добавяне на трета тръба, която подава допълнителен кислород, в резултат на което се получава така наречената триконусна горелка.

Значение на кислорода

Въвеждането на допълнителен кислород е от решаващо значение за успешния синтез на стронциев титанат, тъй като гарантира пълното окисляване на титановия компонент. Необходимото съотношение е приблизително 1,5 обема водород за всеки обем кислород.

Подготовка на изходния прах

Изходният прах, използван в този процес, се произвежда първо чрез създаване на титанилова двойна оксалатна сол (SrTiO(C2O4)2·2H2O) чрез взаимодействие на стронциев хлорид (SrCl2) и оксалова киселина ((COOH)2·2H2O) с титанов тетрахлорид (TiCl4). След промиване за отстраняване на хлорида, материалът се нагрява до 1000°C, за да се получи сипкав гранулиран прах, който впоследствие се смила и пресява до достигане на размер на частиците между 0,2 и 0,5 микрометра.

Кристален растеж

След като изходният прах бъде подготвен, той се пуска внимателно през водородно-кислородния пламък, разтопява се и пада отдолу върху въртящ се и бавно спускащ се пиедестал. Височината на пиедестала се регулира постоянно, за да се поддържа горната му част в идеална позиция под пламъка. След няколко часа разтопеният прах се охлажда и кристализира в единичен кристал (буля) с уникална крушовидна форма на дръжка.

Процес на отгряване

Тази буля обикновено достига до 2,5 сантиметра в диаметър и 10 сантиметра на дължина, като първоначално изглежда непрозрачна и черна. За да стане безцветна и да се освободи всяко вътрешно напрежение, булята преминава през допълнително отгряване в окислителна атмосфера при температури над 1000°C в продължение на 12 часа.

Техники за израстване на тънки слоеве

В допълнение към растежа на кристали, тънки слоеве от стронциев титанат (SrTiO3) могат да бъдат създадени чрез използването на различни усъвършенствани техники като импулсно лазерно отлагане, молекулярно-лъчева епитаксия, радиочестотно разпрашване и отлагане на атомни слоеве. Всеки метод води до тънки слоеве с различни нива на кристално качество, плътност на дефектите и съдържание на примеси. Тези вариации оказват значително влияние върху електронните и оптичните свойства на материала, което го прави универсално вещество за множество технологични приложения.

Стронциев титанат срещу диамант: Най-добрият симулант на диамант?

Поради кубичната си кристална структура и високата си дисперсия, синтетичният стронциев титанат първоначално е бил смятан за отличен симулант на диамант. Започвайки около 1955 г., големи количества стронциев титанат са били произвеждани специално за симулиране на диаманти.

Сравнение със синтетичен рутил

По това време стронциевият титанат се конкурира със синтетичния рутил (известен като "титания"), като основното предимство на стронциевия титанат е липсата на жълтеникавия оттенък и силното двулъчепречупване, характерни за рутила. Макар стронциевият титанат да е по-мек от диаманта, той има превъзходна оптична прилика с диаманта, което го прави привлекателна алтернатива за бижута.

Поява на нови симуланти

В крайна сметка обаче стронциевият титанат и синтетичният рутил бяха задминати от по-нови имитации на диамант – първо от итриево-алуминиев гранат (YAG), а по-късно и от гадолиниево-галиев гранат (GGG). Появата на кубичния циркониев диоксид (фианит) като имитация на диамант отбеляза повратна точка, тъй като той предлагаше още по-голяма прилика с диаманта и беше по-рентабилен, превръщайки се бързо в стандарт в индустрията.

Съвременна употреба и колекционерска стойност

Въпреки че до голяма степен е изместен от по-нови материали, стронциевият титанат продължава да се произвежда и днес понякога се среща в бижута. Той остава един от най-скъпите симуланти на диамант, а колекционерите могат да платят по-висока цена за по-големи образци над 2 карата (400 mg). Като симулант, стронциевият титанат може да бъде особено заблуждаващ, когато е смесен със ситни камъни тип меле (т.е. камъни, по-малки от 0,20 карата или 40 mg) или когато се използва като основен материал за съставен камък или дублет, с друг материал като синтетичен корунд за корона или горен слой.

Техники за идентификация

При микроскопско изследване гемолозите могат да разграничат стронциевия титанат от диаманта по няколко характеристики. Относителната мекота на стронциевия титанат често личи по повърхностните охлузвания, а прекомерната му дисперсия може да бъде разпозната от тренирано око. Освен това остатъците от процеса на синтез, като случайни газови мехурчета, са сигурен признак. Дублетите също могат да бъдат идентифицирани чрез наблюдение на разделителна линия при рундиста, който представлява "талията" на камъка, или чрез откриване на сплескани въздушни мехурчета или лепило, използвано в мястото на слепване.

Стронциев титанат

Стронциев титанат – твърдост по Моос

Стронциевият титанат има твърдост по Моос от 5 до 6, което го прави значително по-мек от диаманта, чиято твърдост е 10.

Значение за бижутата

Това свойство прави стронциевия титанат податлив на надраскване и износване, което означава, че изисква внимателно отношение, особено когато е поставен в бижута, които се носят редовно. Неговата мекота, съчетана с ослепителните му оптични свойства, прави стронциевия титанат интересен избор за колекционери и за тези, които ценят уникалните и винтидж алтернативи на скъпоценни камъни.

Историческо значение

Макар стронциевият титанат вече да не е основен избор за симуланти на диаманта, неговата история, оптични свойства и рядкост му отреждат специално място в света на скъпоценните камъни. Той е красив пример за научната изобретателност от средата на 20-ти век, чийто ослепителен блясък и жива дисперсия продължават да пленяват онези, които имат късмета да го срещнат.

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

1. За какво се използва стронциев титанат?

Стронциевият титанат се използва предимно като имитация на диамант в бижута, особено в средата на 20-ти век. Използва се и в различни технологични приложения заради своите оптични и електронни свойства, като например в тънки слоеве за научноизследователска и развойна дейност.

2. По какво се различава стронциевият титанат от диаманта?

Стронциевият титанат се различава от диаманта по няколко начина, включително по по-ниската си твърдост (5-6 по Моос в сравнение с 10 при диаманта) и по-високата си дисперсия, която му придава отчетлива игра на светлината („огън“). Освен това той е синтетичен материал, докато диамантите се срещат в природата.

3. Използва ли се все още стронциев титанат в бижута днес?

Макар че до голяма степен е заменен от други имитации на диамант като кубичен циркониев диоксид (фианит), стронциевият титанат все още се използва от време на време в бижутата днес. Той остава популярен сред колекционерите и тези, които ценят винтидж и уникални скъпоценни камъни.

4. Как гемолозите могат да идентифицират стронциев титанат?

Гемолозите могат да идентифицират стронциев титанат по неговата мекота, повърхностни ожулвания, висока дисперсия и наличието на газови мехурчета от процеса на синтез. Освен това дублетите могат да бъдат разпознати по разделителните линии или мехурчетата в точките на слепване.

5. Какви са методите за израстване на тънки слоеве от стронциев титанат?

Тънки слоеве от стронциев титанат могат да се отглеждат чрез различни техники, включително импулсно лазерно отлагане, молекулярно-лъчева епитаксия, високочестотно разпрашване и атомно-слоесто отлагане. Тези методи влияят върху кристалните качества и свойства на материала, което го прави подходящ за различни технологични приложения.