Новый ювелирный камень ситалл. Ситаллы и их применение

Современные гуру ювелирного дела просто не могут отказать себе в удовольствии использовать в украшениях камни, которые искусственно выращены специалистами минералогии. И причины этому весьма обоснованы. Во-первых, искусственные, или, правильнее сказать, синтезированные, камни по своим качествам полностью соответствуют натуральным. Во-вторых, подобный тип минералов позволяет экономить природные запасы драгоценностей. И в-третьих, синтезированные камни - это безумно красиво. Это процесс тонкой ювелирной работы, результатом которой является кристально чистый, облагороженный камень с насыщенным цветом и мерцающими бликами кристаллов внутри. Именно таким можно назвать ситалл, минерал, который заслуженно получил имя «камень 21 века».

Ситалл - что это, и как о нем узнал мир?

Ситалл - это ювелирный камень, который получают путем кристаллизации стекла. На первый взгляд, такое определение не вызывает симпатии к подобным украшениям, но, познакомившись ближе со свойствами ситалла, можно уверенно говорить про его качество, прочность и совершенную красоту. И сегодня, несмотря на то, что основа камня - стекло, в ювелирном деле он активно используется как аналог природной вставки. За счет управляемой поликристаллизации, то есть насыщения стекла множеством мелких кристалликов, камень приобретает внушительную твердость и неповторимый блеск.

Впервые стекло начали искусственно облагораживать в конце 18 века. Рене Реомюр, ученый Парижской и Петербуржской академий, в ходе лабораторных исследований пришел к выводу, что стекло можно подвергать различным жаростойким экспериментам. В результате Реомюр изобрел материал, который по своим внешним особенностям был очень похож на фарфор.

Но разработанное ученым стекло не получило должного применения ни в науке, ни в потребительской сфере. Только спустя 200 лет опыты по кристаллизации стекла возобновились в Америке. Благодаря американским специалистам мир стал применять подобные способы обработки «стекло-кристаллов».

Имя «ситалл» камень получил от советского ученого Исаака Китайгородского, который сложил две основы слов «стекло» и «кристалл». Такое незамысловатое название легко прижилось и полюбилось всему миру.

Почему ситалл так популярен?

Камень ситалл обладает рядом положительных характеристик:

• Благодаря термальной и другой лабораторной обработке ситалл приобретает небывалую прочность и твердость, за счет чего он даже конкурирует со сталью.
• Ситалл имеет отличные оптические качества, он может быть отличной альтернативой кварцевому стеклу, которое также славится безусловной прочностью.
• Камень безупречен в своей чистоте (прозрачности) и мерцании. Преломление солнечных лучей позволяет кристалликам переливаться разными оттенками, придавая украшению особый магический эффект.
• Помимо удивительной красоты и его физических качеств, большое преимущество ситалла - это сравнительно невысокая цена.

Цветовая палитра ситалла

С усовершенствованием ювелирной техники облагораживания камней каждому кристаллу можно придать абсолютно любую окраску. И если раньше все вставки получались невзрачных серых или бурых оттенков, то сегодня в магазинах драгоценностей можно встретить ситалл самой разнообразной палитры. Его цвет зависит от пигментов, добавленных в основу кристалла. За счет такого способа можно создать «аналогию» всех драгоценностей: рубина, сапфира, изумруда.

Каждая женщина хочет иметь изделия из драгоценных камней, однако не все могут позволить себе такую роскошь. Поэтому учёные вывели искусственные камни из натуральных материалов. Они дешевле, но не менее красивы. К числу таких камней можно отнести ситаллы. Такие камни добываются в процессе объёмной кристаллизации стёкол.

История возникновения камня

Если речь идёт об искусственных камнях, то большинство людей знает об фиантах, но мало кто знает о ситаллах. Этот драгоценный камень является стеклокристаллическим материалом.

Первые пробы нанесения аморфного стекла кристаллами проводились ещё 1739 году. Этим занимался академик Рене Реомюр. Главной его целью было жаростойкое стекло, но в результате он получил материал, который был очень похож на фарфор.

Технология создания ситалла была разработана в 1957 году. Её автором стал американский учёный Дональд Стуккей. В Советском Союзе над такими кристаллами работал такой учёный, как Исаак Китайгородский. Само слово ситалл было составлено из слов «кристалл» и «стекло».

Характеристика основных свойств

Ситалл напоминает сапфир или изумруд. Он также изготавливается из стекла, но эти искусственные камни имеют некие различия между собой. Чтобы создать такой кристалл, использовалась формула SiO2, которая очень похожа на формулу горного хрусталя.

Свойства камня ситалл напрямую зависят от того, как он сложен. За счёт того, что он состоит из большого количества маленьких кристаллов, по плотности его можно сравнить со сталью. Твёрдость такого материала меньше, чем у бриллианта, но больше, чем у других искусственных камней.

Существуют также типы камней, что обладают специальными свойствами. Это такие свойства, как:

• полупроводниковость;
• прозрачность;
• радиопрозрачность;
• магнитность.

Исскуственный кристалл нормально реагирует на тепло, поэтому в домашних условиях его расплавить невозможно. Такая стойкость объясняется тем, что в состав входит комплекс из минерального сырья и алюминия.

Ситалл хорошо противостоит разным химическим реакциям. Он красиво переливается и является практически прозрачным.

Разновидности ситалла

Всего существует несколько видов такого материала. К числу самых распространённых можно отнести следующие:

Чаще всего в ювелирном деле используется аметрин . Его особенность заключается не только в уникальных характеристиках, но и в зональном окрасе. Среди преимуществ такого материала нужно выделить невысокую цену. Украшения с таким камнем являются хорошим аналогом изделиям с драгоценными камнями. Аметрин является прозрачным и в нём нет разных включений. Цветовой спектр довольно широкий, поэтому его можно использовать в самых разных целях. Кристаллы изготавливаются самых разных размеров и имеют много типов огранок.

Сферы применения искусственных кристаллов

Ситалл широко используют в самых разных сферах, начиная от авиастроения и заканчивая стоматологией. Самые прочные виды такого материала используются в:

В качестве прозрачного стекла материал, который обладает термостойкостью и радиопрозрачностью, используется при производстве лазерной техники и астрооптики.

Из-за своей износо и химической стойкости отдельные виды искусственного кристалла могут использоваться в текстильной и химической промышленности, а также в машиностроении и горнодобывающем деле. Фотоситаллы чаще применяются в микроэлектронике, полиграфии, а также оптике.

Следует обратить внимание на то, что ситалл широко применяется в стоматологии. Он используется в процессе лечения патологий твёрдых тканей зубов. Было проведено множество исследований, которые доказали, что этот материал является незаменимым в протезировании.

Ситаллы отличаются своей механической износостойкостью и химической прочностью . По характеристике такой материал является биологически совместим с человеком, поэтому он больше подходит для протезирования зубов, чем фарфор, который применялся раньше.

За счёт изотропной и мелкокристаллической структуры на материале не формируются трещины, а это важно для проведения качественного протезирования. Различие структур керамики и искусственных кристаллов можно объяснить разными методами получения материалов.

Следует отметить, что ситалл - универсальный стеклокристаллический материал, который имеет широкий спектр применения начиная от стоматологии и ювелирного дела и заканчивая ракетостроением.

Время высоких технологий и невероятных научных достижений мало кого оставляет раздосадованным, даря миру уникальные гаджеты и революционные новинки электроники. Однако, когда дело касается ювелирных украшений, то взглянуть под совершенно иным углом на привычные вещи людям бывает непросто. Давайте вместе развеем иллюзии относительно самой провокационной вставки современности — наноситала .

Вставки нового поколения

Наноситал, или ситалл, — это уникальный материал, состоящий из главных компонентов натуральных ювелирных камней — SiO2 и Al2O3, с той лишь разницей, что синтезирован он в лабораторных условиях. Таким образом учёные творят настоящие чудеса, складывая своими руками различные комбинации из этих оксидов! Получается своеобразный ювелирный «пазл», повторяющий натуральные минералы по всем химико-физическим параметрам.

По своим свойствам ситалл наиболее близок к природному топазу. Кристальная прозрачность и широкий спектр возможных цветов дают беспрецедентную возможность воссоздавать практически все цветные полудрагоценные и даже драгоценные камни.

Отдельно стоит отметить оптические показатели ситалла. В отличие от других неприродных вставок, блеск и цвет ситалла безупречен даже в крупных образцах.

Лучший из лучших

Если вы действительно хорошо разбираетесь в ювелирных камнях, вы никогда не позволите себе назвать ситалл «стекляшкой». В отличие от стекла ситалл обладает исключительными свойствами:

Непревзойдённый блеск и чистота, тогда как стекло со временем теряет свой первоначальный вид, перестаёт преломлять солнечные лучи, становится мутным, затёртым и крайне неэстетичным.

Широкая палитра цветов.

Высокая твёрдость, плотность и износостойкость, в то время как стекло имеет крайне низкую твёрдость по шкале Мооса. При частой носке стекла это выливается в деформацию огранки: округление углов, царапины и снижение оптических свойств.

Приемлемая цена.

Ситалл объединяет в себе всё лучшее, что есть в натуральных вставках и нивелирует минусы некачественных аналогов природных камней.

В тренде

Что же касается вопроса стиля, то и здесь ситалл остаётся на высоте.

Благодаря огромному спектру возможных цветов, эти камни очень легко подобрать абсолютно к любой одежде — от незатейливых повседневных нарядов до самых торжественных. Также ситаллы можно смело надевать и в офис. Например, идеально подойдут такие оттенки, которые повторяют тона непрозрачных камней, таких как кахолонг, розовый кварц, опал, агат, бирюза и другие.

Тема нашей сегодняшней статьи — камень ситалл: что это за чудо и какими свойствами он обладает. Труды профессора Исаака Китайгородского не пропали даром. Ученый придумал способ получения кристаллов с уникальными качествами, благодаря чему материал успешно применяют для изготовления прочных и термостойких деталей. Ситалл нашел собственное почетное место и в ювелирном деле. А ведь процесс получения ценного камня напоминает получение стеклокерамики.

История появления

Имя камня появилось путем сложения первых слогов от названий, обозначающих алюминий и сицилиум (или кремний). И это неслучайно, ведь они входят в состав кристалла, который похож на вулканические породы. В СССР разработкой технологии получения ситалла занимались многие ученые, но успеха добился только Исаак Китайгородский.

Однако еще до него американский ученый Дональд Стукей сделал подобное открытие, но назвал кристалл по-другому. Полученный стеклокристаллический камень назвали пирокерам. Выпуском занялась компания «Дау Корнинг».

По физическим свойствам ситалл близок к натуральному топазу. Но, благодаря широкому цветовому диапазону часто может имитировать многие драгоценные и полудрагоценные камни. Учитывая происхождения кристалла, иногда его называют наноситалл. Однако говорить о том, что это минерал, нельзя, так как в его создании не участвовала природа.

Свойства и процесс образования кристаллов

В основу принципа создания ситаллов легла объемная кристаллизация стекла. Среди физических свойств отметим:

• малая плотность (близка к 2,7, как у алюминия);
• высокая прочность сжатия;
• химически устойчив;
• твердость по Моосу – 6,5-7 единиц;
• способен работать под напряжением при высоких температурах;
• термостойкость 1000 градусов;
• пороговая величина прочности – 250 Мпа.

Среди разновидностей ситаллов выделяют магнитные, то есть обладающие магнитным полем, и полупроводниковые, у которых проводимость увеличивается с ростом температуры. Также бывают прозрачные и радиопрозрачные материалы. Исходник для создания кристаллов – шихта, само действие напоминает производство стеклокерамики.

В шихту входят катализаторы для ускорения реакции. С их помощью возможна регулировка фаз. В начале плавления кристаллы появляются в центре, постепенно вокруг них разрастаются агрегаты. Затем наступает охлаждение. Для получения разных видов ситалла используют добавки фоточувствительных элементов и шлаков. В итоге становится возможным получение литиевых, титановых, борно-бариевых, магниевых разновидностей.

Кремлевские звезды сделаны из ситалла

Современный прочный камень быстро нашел собственную нишу среди строительных и конструкционных материалов. Из него делают детали для ракет (обтекатели), стойкую по химическим параметрам аппаратуру, сверхзвуковые управляемые снаряды.

Из технического ситалла делают подложки для микросхем, различные шкалы, корпуса для приборов, то есть, изделия, требующие особой прочности и устойчивости к высоким температурам. Так, в Останкино на нижней смотровой площадке изготовленные из кристаллов проемы выдерживают вес сразу нескольких человек.

При работе с рубиновым стеклом для звезд московского Кремля использовали технологию по созданию ситалла. Применяют его и для производства линз и зеркал, им покрывают для защиты металлические детали. В стоматологии распространены зубные пломбы, в материал для них добавляют алюминий или литий.

Разновидности искусственного камня

Благодаря чистоте кристаллов, непревзойденному блеску, разнообразию цветов, высоким качественным характеристикам наноситалл нашел себя и в ювелирной сфере. Модницы оценили его свойства, красоту и отметили вполне бюджетную стоимость драгоценности.

Этот камень собрал в себя все лучшее от натуральных минералов, оставив «за кадром» все минусы. В ювелирных украшениях применяют искусственные самоцветы нескольких разновидностей. Например, ситалл-сапфир или ситалл-гранат. Вторая часть названия говорит о том, какой драгоценный камень в каждом конкретном случае представлен кристаллом-имитацией.

Известны и другие. Султанит-ситалл переливается зеленым, перламутровым, желтым, черным, оранжевым, коричневым. Такое же красивое сияние демонстрирует аметист-ситалл, но здесь уже синий, розовый, красный и фиолетовый цвета.

Аметрин-ситалл содержит в палитре два цвета – фиолетовый и золотистый. Такой камень встречается на рудниках Южной Америки. Найти среди природных минералов подобное чудо – большая удача. Он считается символом сердца индейской девушки, которая разделила любовь к своему народу и мужу-испанцу.

Вторая жизнь натуральных камней

Танзанит-ситалл внешне полностью повторяет внешний вид натурального зеленого или коричневого минерала.

Камень параиба получил вторую жизнь в виде турмалина-ситалла. Только ювелир способен заметить его искусственное происхождение. Яркий насыщенный сине-бирюзовый цвет кристалла в природе встречается редко. За необыкновенную игру света его называют неоновым

Ситалл с названием «Лондон» выглядит похожим на голубой топаз с серым оттенком. Этот искусственный камень великолепно смотрится в серебряных и золотых оправах. Цена на него колеблется в районе 3-4 тысяч рублей за экземпляр размеров 12х12 мм.

Цены на ситалл, имитирующий султанит, аметрин, танзанит или турмалин, вполне бюджетные. Вставка размером 10х10 мм стоит 2-3 тысячи рублей. А камень, внешне похожий бриллиант покупают за 2 тысячи.

Достоинства синтетики

У наноситалла отсутствуют лечебные и магические свойства, которые присущи природным камням. Но не стоит рассматривать этот факт, как недостаток, ведь далеко не для всех людей натуральные минералы несут положительную энергетику. То же самое относится и к знакам зодиака.

Под каким бы созвездием ни родился человек, он может носить украшения с синтетическими кристаллами. И в этом их неоспоримый плюс.

Несмотря на отсутствие магии, искусственные камни обладают рядом преимуществ. Лабораторные условия позволяют вырастить крупные экземпляры ситалловых разновидностей. Палитра цветов не ограничена, а игра света в гранях не уступает природным самоцветам. Кроме того, состав и прочность кристаллов стоит на должном уровне.

Ситаллы или стеклокристаллические материалы получают из стекол специального состава при помощи контролируемой кристаллизации. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой, поэтому иногда их называют стеклокерамикой . Структура ситаллов представляет собой смесь очень мелких (размерами 0,01-1 мкм) беспорядочно ориентированных кристаллов (60-95%) и остаточного стекла (40-5%). Исходное стекло по химическому составу отличается от остаточного стекла, в котором накапливаются ионы, не входящие в состав кристаллов. Такая структура создается в стеклянных изделиях после двойного отжига: первый отжиг нужен для формирования центров кристаллизации, второй – для выращивания кристаллов на готовых центрах. Для образования кристаллов в стекла вводят Li 2 O, TiO 2 , Al 2 O 3 и другие соединения.

В зависимости от образования центров кристаллизации ситаллы подразделяются на термоситаллы и фотоситаллы. В термоситаллах для образования центров кристаллизации используют оксиды или фториды NiO 2 , P 2 O 5 , NaF и другие (несколько процентов). При отжиге термоситалла получается высокая и однородная плотность кристаллов. В фотоситаллах используют малые добавки золота, серебра, платины или меди. Центры кристаллизации формируются под действием облучения ультрафиолетовым светом и отжига. Необлученные участки остаются аморфными после отжига.

Фотоситаллы применяют как фоточувствительные материалы. Термоситаллы имеют универсальное применение: как износостойкие материалы используются для деталей гидромашин, узлов трения, защитных эмалей; как прочные стабильные диэлектрики – для радиодеталей, плат и т.п.

Стремление избавится от главных недостатков стекла, повысить его устойчивость к механическим и термическим воздействиям привело к созданию за счет управляемой кристаллизации нового кристаллического материала – ситалла. Ситалл отличается от стекла мелкокристаллической микроструктурой, причем размеры кристаллов около 1 мкм, а их содержание достигает 50% - 90% по объему.

Ситаллы получают преимущественно по стекольной технологии из вязкой стекломассы спецсостава. Помимо нее применяется в масштабе керамическая технология. В процессе ситаллизации стекла наиболее существенно изменяются следующие его свойства:

1. Расчет механической прочности, особенно испытание на изгиб. Причина состоит в том, что поверхностные трещины, наталкиваясь на кристаллы, не могут разравниваться так интенсивно как в стекле.

2. Повышается нагревостойкость и температура начала дефор­мации, так как диапазон температур размягчение-плавление зна­чительно сужается по сравнению со стеклами.

Важное значение имеют литиево – алюминиевые ситаллы LiO 2 – Al 2 O 3 – SiO 2 , ТКЛР которых хорошо согласуются с кремнием, что позволяет применить его для изготовления корпусов БИС. В таблице 5 приведено сравнение современного литиевого ситалла и аналогичных по значению ТКЛР стекла и композиционной стеклокерамики, состоящей из 80% стекла и 20% Al 2 O 3 .

Таблица 5 - Сравнение свойств материалов

Видно, что по многим параметрам ситалл превосходит стекло и композиции на основе стекла. Свойства ситаллов определяются структурой и фазовым составом. Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости, почти идеальной поликристаллической структуре. Свойства ситалла изотропны. В них совершенно отсутствует всякая пористость. Усадка при кристаллизации – до 2 %. Большая абразивная стойкость делает их малочувствительными к поверх­ностным дефектам. Стеклокристаллические материалы обладают высокой химической устойчивостью к кислотам и щелочам, не окисляются даже при высоких температу­рах. Они газонепроницаемы и обладают нулевым водопоглощением. Ситаллы относят к хрупким материалам, но по твердости они приближаются к стали.

От керамики ситаллы отличаются хорошей обрабатываемостью, отсутствием пористости, и меньшей стоимостью. Ситаллы марок СТ32, СТ38, СТ50 (цифра обозначает значение ТКЛР) в виде полированных пластин 0,5-1мм, размером 60х48 мм – являются основным материалом подложек тонкопленочных ГИС.