Изделия, инкрустированные камнями, остаются фаворитами среди ювелирных украшений. Драгоценные и полудрагоценные вставки дороги. Для снижения стоимости, замены редких или исчезнувших кристаллов ювелиры используют синтетические или искусственно выращенные камни, в том числе, нанокристаллы:
- гидротермальные;
- синтезированные;
- ситаллы.
Ювелирный камень ситалл
Аналоги натуральных камней идеально имитируют свойства драгоценных и полудрагоценных вставок в ювелирных изделиях. Не профессионалу сложно отличить искусственное изделие от натурального самоцвета.
Разработка, освоение производства нанокристаллов проходило в научно-исследовательском институте Москвы с участием российской ювелирной компании ГК «Формика», под руководством кандидата геолого-минералогических наук К.Авакяна. В основу были взяты свойства обсидиана – вулканической породы, в состав которой входит алюмосиликатное стекло и зародышевые кристаллы мельчайших размеров.
Искусственный минерал – ситалл камень. Что это (происхождение вещества), позволит определить технология изготовления нанокристаллов. Производство основано на получении многокомпонентного высокотемпературного состава на базе двух оксидов: SiO2 и Al2O3, являющихся основными компонентами многих драгоценных и полудрагоценных камней.
Технология производства аналогична процессу получения технических ситаллов. Цветовая гамма, прозрачность и прочие свойства достигаются методом подбора металлических добавок, для достижения необходимых характеристик.
Были разработаны технологии изготовления камней различной прозрачности:
- непрозрачные;
- полупрозрачные;
- прозрачные.
Налажено изготовление камней ситалл высокого качества, по цвету, показателю преломления, плотности неотличимых от природных драгоценных и полудрагоценных камней:
Специфика изготовления позволяет получать камни с зональной окраской (сиреневый-желтый), такие, как аметрины. Наноситаллы обладают рядом преимуществ:
- Невысокая цена, – позволяет выбрать украшение с аналогами драгоценных камней.
- Высокая прозрачность.
- Отсутствие включений.
- Широкая цветовая гамма, – расширяет возможности дизайна изделия, кристаллы по цвету максимально приближены к идеальным показателям.
- Изготовление кристаллов различных размеров.
- Хорошо полируются и обрабатываются – возможность выполнять весь спектр огранок.
Широкое применение при изготовлении украшений по технологии «литье с камнем» (требует температурной устойчивости).
Суть процесса изготовления – камни устанавливаются не в изделие, а в восковую модель, которая заключена в литьевую форму. Легкоплавкий материал вытапливают.
Далее, в образовавшуюся пустоту заливают металл с высокой температурой. После остывания, остается только закрепить вставки. Применение ситаллов решило проблему деформации камней под воздействием температурных напряжений.
Для сравнения приведены основные средние показатели ювелирных ситаллов (С) и их натуральных аналогов (А): аналог/ситалл (А/С).
Шедевры технологии изготовления нанокристаллов:
История создания, производство технических ситаллов
В 1739 году химик Реомюр Р. в результате опытов с кристаллизацией стекла получил поликристаллический фарфор, выдерживающий высокие температурные нагрузки. Он не смог повторить свой опыт, но факт получения материала был зафиксирован историей и позднее назван ситаллом. Лишь в XX веке ученые возродили идею создания стеклокерамики с удивительными физическими свойствами.
Наименование «ситалл» образовано из двух слов: «стекло» и «кристалл».
В употребление введено профессором МХТИ Китайгородским И.И., разработавшим процесс получения стеклокристаллического материала. До сих пор идут споры о праве считаться автором изобретения.
Ученый Дональд Стукей из Нью-Йорка, давший материалу название «пирокерам», утверждает, что опередил всех в 1957 году. Предприятие «Формика» получило патент по изготовлению цветных ситаллов (нанокристаллов) в 90-е годы. В наши дни изучение и разработка стеклокристаллического вещества с улучшенными характеристиками продолжается.
Способы производства ситаллов в промышленности определяют основу изготовления ювелирных нанокристаллов. Производство состоит из следующих этапов:
- Получают изделия из полиморфного стекла с различным химическим составом, добавлением ускорителей и нуклеаторов, ускоряющих кристаллизацию и изменяющих ее характеристики.
- Первая ступень – тепловая обработка при 500–700°С. Образовываются центры кристаллизации.
- Следующая ступень – нагрев до 900–1100°С. Развивается кристаллическая фаза.
Изменения характеристик ситаллов достигается варьированием:
- разновидности стекла;
- катализаторов;
- режимами температурной обработки (внутренняя структура кристаллов изменяется);
- применением различных видов облучения.
Методы получения стекла:
- вытягивание;
- выдувание;
- прокатка;
- прессование.
Ускорители кристаллизации:
- группа цветных и редкоземельных металлов;
- окислы и производные солей различных металлов;
- фториды;
- сера, сульфаты, кокс;
- сульфиды.
Ситаллы иногда называют стеклокерамикой. Кристаллическая решетка – среднее между стеклом и керамикой. Структура ситаллов обладает следующими свойствами:
Технология производства материала, управляемость процесса позволяет наделять их дополнительными характеристиками:
- прозрачность;
- радиопрозрачность;
- обладание собственным магнитным полем;
- полупроводники.
Применения стеклокерамики
Применение ситаллов в различных отраслях обусловлено его свойствами и возможностью наделять его разнообразными свойствами.
Ситаллы повышенной прочности:
- авиастроение;
- ракетостроение;
- радиоэлектроника.
Также камни наши свое применение:
- Прозрачный стекломатериал (термостойкость и радиопрозрачность) – астрооптика, лазерная техника.
- Износо-, химически стойкие – текстильная, химическая, автомобильная промышленность, горнодобывающее машиностроение.
- Фотоситаллы – в микроэлектронике, оптике, полиграфии.
- Слюдоситаллы – в машиностроении.
Плотность оптического стекла, устойчивость к воздействию химии и высоких температур, механическая прочность позволяют производить различную оптику. Изделия находят применение на земле и в космическом пространстве. На земном шаре две компании обладают такими технологиями и производством. Но только в России находится производство полного цикла.
На российском заводе оптического стекла производят оптику для телескопов. Заказы на изготовление составляют третью часть рынка оптики. На заводе могут изготовить заготовки для зеркал около 6,0 метров в диаметре. БТА (Большой азимутальный телескоп), установленный в обсерватории около станицы Зеленчукской, имеет подобный размер главного отражателя.
Продукция завода установлена:
- на телескопах проекта Фолкес;
- в Китае на спектроскопе, наблюдающим за обширными районами космоса;
- в Европейской южной обсерватории;
- на телескопах Италии, Индии.
В состав главного зеркала Большого
Южно-
Африканского телескопа входит 91 ситалловый элемент российского производства. Продукция ОАО «ЛЗОС» Ситалл СО115М – материал сверхнизкого теплового расширения, что обусловило его применение для изготовления астрономических зеркал с высокими показателями степени точности.
Это далеко не весь спектр применения стеклокристаллических материалов. Наука не стоит на месте.
Разрабатываются новые технологии. Возможно, в ближайшем будущем, ученые порадуют новыми открытиями, расширят области применения стеклокерамики.
Яркие, натуральные камни с древних времен и до наших дней являются предметом роскоши, которая доступна лишь узкому кругу избранных. А ведь желание обладать прекрасным присуще всем, без исключения. Большой спрос на красоту и отсутствие возможности его удовлетворить за счет природных минералов, привело к возникновению необходимости получать аналоги драгоценных камней искусственным путем. В современном мире существует несколько наиболее распространенных методик производства синтетических образцов для ювелирных изделий, одной из них является нанокристалл ситалл.
Ситалл
Можно с уверенностью утверждать, что в разработке технологий создания кристаллов русские ученые находятся на передовом рубеже. Последнее достижение в этой отрасли — технология получения нанокристалла ситалл. Название образовано от двух слов: силициум Si (кремний) и алюминий Al. По своей сути это высокотемпературное алюмосиликатное стекло. Природным аналогом можно назвать обсидиан – вулканическая порода.
По сравнению с другим изобретением русских ученых фианитом, ситалл имеет ряд преимуществ. Бесцветный, прозрачный камень является практически идеальной имитацией бриллианта, однако получить фианиты по характеристикам близкие к изумрудам или сапфирам достаточно сложно. В свою очередь ситалл, имитация изумруда, по своим параметрам очень близок к натуральным кристаллам.
Преимущества
Доступная стоимость, при практически аналогичных характеристиках с такими натуральными камнями, как изумруд, сапфир, голубой топаз, делает новый нано кристалл очень востребованным на рынке ювелирных изделий. Камень обладает уникальным ровным цветом и прозрачностью.
По аналогии с названием цвета голубого топаза London blue , их искусственная имитация получила имя ситалл Лондон .
Ситалл параиба — коммерческое название имитации редких голубых кристаллов турмалина.
С точки зрения технологичности, при производстве ювелирных украшений, ситалл имеет еще одно очень важное преимущество — он устойчив к термоудару.
В последние годы широкое применение в ювелирном производстве получила технология отливки изделий с камнями. При использовании этого процесса, жидкий металл разогретый свыше 1000 градусов заливается в форму с камнями. Цветные фианиты, особенно крупные, не могут выдержать резкий перепад температур и либо разрушаются, либо теряют свой цвет. Ситаллы же достойно выдерживают такие перегрузки без ущерба качеству, что дает возможность существенно сократить производственные затраты, исключив оплату труда по закрепке камней.
Синтетически вставки в ювелирных украшениях последние десятилетия были представлены исключительно . Появление новых нано кристаллов дало возможность конкуренции в данной отрасли. А, как известно, конкуренция — двигатель прогресса.
Бесспорные преимущества новинки по сравнению с другими имитациями, предопределяет очень широкое использование таких кристаллов при изготовлении ювелирных изделий. Новизна и красота привлекают большое количество желающих приобрести недорогие, но изысканные украшения. Можно с уверенностью предположить, что в недалеком будущем слово «ситалл» все чаще будет звучать в ювелирных магазинах.
- цвета луча света, падающего на предмет;
- цвета (цветов), который предмет отражает или поглощает.
Когда складываются красный и зеленый цвета и отражаются белым экраном, то это создает такой же эффект для глаза, как желтый свет. Точно так же зеленый и синий цвета в сложении дают голубой цвет, красный и синий - пурпурный. Другие цвета образуются изменением соотношений интенсивности смешивающихся основных цветов.
В цветном телевидении цвета также образуются сочетанием основных цветов с различной интенсивностью. Фосфоресцирующие ячейки возбуждаются электронами и излучают красный, зеленый или синий свет. Экран покрыт множеством групп из трех фосфоресцирующих ячеек. Каждая отдельная группа может быть активизирована тремя пучками электронов и дать красный, зеленый или синий цвет.
Активизируя пары трех ячеек в группе, можно получить желтый, голубой или пурпурный. Для получения белого света активизируются все три цвета в равных пропорциях. Черный цвет получается, когда не излучается никакого света, т. е. когда пучки электронов удерживаются и не активизируют фосфоресцирующие ячейки на экране. Все другие цвета образуются активизацией красного, зеленого и синего цветов в различных пропорциях.
Вычитание цвета
Если поверхность материала поглощает все цвета (длины волн), попадающие на нее, то она будет выглядеть черной. Если поверхность поглощает все цвета в равных пропорциях, но часть света отражает, то она покажется серой при белом свете. Если же поверхность поглощает цвета в разных пропорциях, то она выглядит цветной. Любая поверхность, которая отражает все цвета, кажется белой. Для цветных рисунков в газетах и журналах печатники используют поглощение цвета. Они печатают три варианта одного рисунка красками различных цветов: желтого, голубого и пурпурного.
Желтый отражает красный и зеленый, а поглощает синий, голубой отражает зеленый и синий, а поглощает красный, пурпурный отражает красный и синий, а поглощает зеленый. Для усиления контрастности обычно добавляется другой рисунок черной краской. Когда все рисунки печатаются один поверх другого на одном листе белой бумаги, то получается полноцветный рисунок. Ясно, что для получения белого цвета не используется никакой краски: белая бумага отражает все цвета. Красный цвет получается из желтой и пурпурной красок, которые вместе поглощают зеленый и синий цвета, а отражают красный.
Зеленый получается из желтой и голубой красок, которые вместе поглощают красный и синий цвета, отражая только зеленый. Синий цвет отражается от голубой и пурпурной красок, которые вместе поглощают красный и зеленый.
Черный получается там, где все три краски взаимонакладываются, потому что желтый, голубой и пурпурный цвета поглотят красный, зеленый и синий. Никакой не отражается, и эта часть выглядит черной. Другие цвета, такие, как розовый, оранжевый, коричневый, бордовый и др., могут быть получены изменением пропорций всех трех красок, в результате чего создаются оттенки. Это пример образования цветных рисунков вычитанием в прямой противоположности сложению цветных лучей света .
Почему красная книга выглядит красной, а зеленый фильтр выглядит зеленым при белом свете? Будут ли эта книга и этот фильтр выглядеть соответственно красной и зеленым при освещении синим светом? Цвет предмета зависит от:
На рисунке книга выглядит красной, потому что красный цвет отражается обложкой этой книги, в то время как все другие цвета, содержащиеся в белом свете, поглощаются. Зеленый фильтр выглядит зеленым, потому что он поглощает все цвета, кроме зеленого, который пропускается этим фильтром. Когда применяется синий свет вместо белого, то книга и фильтр выглядят черными, потому что они оба поглощают синий свет. Поскольку никакого цвета, кроме синего, не присутствует в синем свете, то никакого света не отражается от книги или от фильтра.
Книга будет выглядеть красной при освещении белым, красным, желтым и пурпурным светом, потому что все они содержат красный свет. Точно так же, как призма может быть использована для разложения белого света на семь цветов, она может быть применена и для показа того, что желтый свет состоит из красной, желтой и зеленой длин волн. Комбинации фильтра основного цвета и фильтра вторичного цвета могут быть также рассмотрены при помощи метода исследования.
Исследование. Исследовать спектр желтого света
Установите источник света, призму и белый экран, как показано на рисунке. Поместите перед щелью желтый фильтр, чтобы на экране получился спектр желтого света. Этот желтый фильтр может быть заменен голубым и пурпурным фильтрами для исследования спектра цветов, содержащихся в этих вторичных цветах.
Даже вполне опытные дизайнеры постоянно сталкиваются с проблемой отличия между цветами изображения на мониторе компьютера и на бумаге.
Нередко приходится долго и нудно разъяснять недоверчивому заказчику почему один и тот же цвет выглядит по-разному на сайте и на визитке.
Иногда никакие разъяснения не помогают. Клиент продолжает тыкать пальцем в экран компьютера, требуя, чтобы везде был «вооооот такой» цвет…
Скажу вам заранее, что добиться стопроцентного соответствия цветов экрана и полиграфии практически нереально, но можно здорово сократить эти расхождения, заранее зная все ограничения, возникающие при печати и, таким образом, прогнозируя результат.
Для того, чтобы понять причину этого несоответствия надо знать, как и каким образом мы воспринимаем цвета
Почему, например, белый лист мы видим именно белым? Что на это влияет?
Дело в том, что одни предметы и их цвета — излучают свет, а другие его отражают .
Излучаемый свет — это свет, который исходит из какого-либо активного источника: лампочки, экрана монитора, телевизора.
Отражаемый свет — это свет, который «отскакивает» от поверхности объекта, отражается от него.
Белый лист мы видим белым именно потому, что он отражает все цвета, и ни одного не поглощает. Например, если его осветить зелёным или синим светом, то он приобретет цвет соответствующего освещения.
А вот если вы возьмете лист синей бумаги и осветите его белым светом, лист так и будет выглядеть синим, потому что он поглощает все цвета, кроме синего.
Зная эти нехитрые принципы, мы можем назвать два способа синтеза цвета:
Аддитивные цвета (от англ. add — добавлять)
В этой модели мы образуем белый цвет, заполняя черное пространство разными смешанными цветами т.е. идем от чёрного к белому. За основу здесь берется полное отсутствие света (темнота, черный монитор компьютера, экран телевизора и т.д)
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB.
Эти цвета всегда выглядят ярче, насыщеннее и контрастнее цветов печати.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета.
Субстрактивные цвета (от англ. substract- вычитать)
В этой модели мы получаем любой цвет, вычитая другие цвета из общего луча отражаемого света, т.е. здесь происходит обратный процесс: от белого цвета к черному. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например, от листа бумаги.
Такой способ цветообразования действует при работе с физическими пигментными красками, в живописи или в полиграфии . За точку отсчета здесь берется белый лист бумаги. Чем больше красок мы смешиваем на листе, тем темнее полученный результат.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (CMY) - противоположные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на белой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Точнее, предполагается, что должен получиться черный цвет.
В действительности типографские краски поглощают свет не полностью и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Чтобы это исправить в полиграфии добавляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
