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집나간 마누라도 돌아오게 만든다는 그 전설의 보석... 다이아몬드!!!
근데 많은 게이들이 다이아몬드를 인공적으로 만들수 있는지 없는지 조차도 모르더라
그래서 내 전공이기도 하고 해서 최대한 알기쉽게 설명해주려고 한다 이기야!!
다이아몬드를 만드는 방법에는 크게 2가지 방법이있다.
첫번째 물리적 방법
두번째 화학적 방법
자그럼 첫번째 방법부터 설명해줄게 ㅋ
자 이게 바로 물리적 방법으로 만든 인조 다이아몬드다.
우리나라에서 인조다이아몬드를 만드는 회사는 일진다이아, 신한다이아, 이화다이아 총 3개의 메이저 회사가있다.
우리나라에서 최초로 공업용 다이아몬드를 만들게 된게 일진다이아몬드인데
여기에 대해 간략하게 SSUL 을 풀자면..
1970년대 미국 GE사에서 최초로 물리적 방법에 의한 공업용 다이아몬드를 만들었다... ㄷㄷ
1980년대 일진다이아몬드는 이 General Electric 사의 다이아몬드 합성법을 벤치마킹(?)하여
일진만의 다이아몬드를 만들기 시작하였고 이를 알게된 GE 사가 고발하려 하였으나..
작고 힘도없는 나라에서 다이아몬드 만들어봐야 뭐하겠노?.. 라고 생각하여 철회를 하였다. GE 마음 ㅍㅌㅊ?
아무튼 그리하여 우리나라에서도 최초로 공업용 다이아몬드를 만들기 시작하였는데
위에 사진을 보면 알겠지만 물리적인 방법으로 만드는 다이아몬드는 색이 누렇다..
왜 색이 누런지는 공정과정을 살펴보면 알수가 있다.
천연 다이아몬드는 윗 그림과 같이 지각속에 엄청난 온도와 압력이 가해져 그라파이트(흑연,석탄) 등이
변이를 일으켜 다이아몬드가 된다. (그래서 다이아몬드와 흑연,연필심은 같은 탄소로 이루어져있다.. 한끝차이!!)
이 과정을 그대로 옮겨온것이 바로 물리적 인조다이아몬드 제조 방법이다.
높이 4m 폭 12m의 엄청난 기계안에 흑연(그라파이트)를 넣고 말그대로 압력을 몇만 Gpa로 주고 온도를 가하여
다이아몬드로 만드는 것 인데 이때 공기중의 N질소가 다이아몬드 제조중에 반응을 일으켜 다이아몬드 내로
들어가게되고 그리하여 누런색의 인조 다이아몬드가 만들어지게 되는것이지..
색이 일단 누렇기 때문에 보석용으로 쓸모가없고.. 공업용으로 다이아몬드 공구나 컷팅기계로 사용이 주로되는데
위에 사진이 일게이들 양치안하고 치과가면 치아 갈아내는데 쓰이는 Dental Bur다 이기야!! 저 앞에 우둘투둘한 것들이
전부 물리적 방법으로 만들어진 인조 다이아몬드를 조밀하게 붙여놓은것이지..
암튼 보석용이 아니다 보니 보석용 다이아몬드 보단 훨~~~씬 싸다.. 돈없는 우리 일게이들은
누런 인조 다이아몬드반지로 프로포즈 하자!!!
자 다음은 화학적 방법에 의한 인조다이아몬드 합성법에 아라보쟈~
화학적 방법은 쫌더 자세히 얘기하자면 화학적 기상증착법 이라 불린다. (Chemical vapor deposition)
화학적 기상증착법은 또 크게 2가지로 나뉘는데
첫번째는 열에의한 합성법
두번째는 플라즈마에 의한 합성법 이다.
자그럼 열에의한 합성법을 간단하게 알아보자
위 그림처럼 진공챔버 내부에 핫 필라멘트를 주렁 주렁 감아놓고 열을 1600도 까지 올리면서
메탄(CH4) 나 아세틸렌 (C2H2) 등을 불어 넣어주게되면 강력한 열에너지로 인해 탄소와 수소의 결합이 끊어지고
탄소만이 Substrate (모재)에 퇴적을 하게되는데 이때 또 열에의해 탄소간 결합이 발생되게되고
다이아몬드가 Film 형태로 증착이 되는것이다.
이사진이 바로 열 필라멘트에 의해 합성된 다이아몬드 필름의 표면 사진이다.
열 합성 방법은 현재 대면적이 가능하여 유럽이나 일본에서 상용화 제품을 만드는데 굉장히 많이 쓰이는 방법이지..
하지만 우리나라는 아직 수요가 많지 않아서 전량 수입에 의존하고 있다.
핫필라멘트 방법으로 다이아몬드가 만들어지긴 하는데 아쉬운점이 있다면
필라멘트가다이아몬드 증착 과정중에 열에의해 늘어나는데 자주 교체해줘야 하는 불편함이 있고 그에 따라
장시간 증착공정이 불가능 하여 공정을 스톱했다가 다시 시작하는데 다이아몬드 layer 에 단층이 생겨 고품질의
다이아몬드 박막을 얻을수가 없다는 치명적인 단점이있다.
그래서 과학자들이 새롭게 만들게 된것이 플라즈마를 이용한 다이아몬드 합성법이다.
위 그림과 같이 H2 나 Ar(수소, 아르곤) 가스를 이용하여 플라즈마를 일으키고 그 플라즈마 내에
메탄을 일정하게 장시간 불어넣어주어 플라즈마 내에서 화학적 반응에 의해 탄소끼리 합체를 하게끔 만드는 것이
바로 플라즈마 다이아몬드 합성법 이다.
위의 핫필라멘트 방식처럼 주기적으로 필라멘트를 교체해줘야 하는 불편함이 없고 장시간 운용이 가능해서
고품질의 다이아몬드 박막을 얻을수 있다는 장점이 있으나...
위 플라즈마 사진보면 직경이 50파이도 안된다.. 플라즈마가 워낙 제어하기 힘든 제4의 물질이다 보니 대면적이... 굉장히 어려웠었는데
이것을 해결한 나라가 있으니
정말 인정하기 싫지만.. 일본이다..ㅠ
기존 플라즈마 합성 방법의 플라즈마 형상이 2인치 크기의 Ball 타입의 플라즈마 형태라고 한다면
일본에서 개발한 이 기술은 그림에서 보다시피 챔버 전체에 플라즈마를 일으키는 Surface wave plasma 라고 부른다..
최대면적 500파이가 가능하고 Nano Diamond 합성이 자유로운 최신 기법이다.
줄여서 SWP 라고도 부르는데 세계에서 오직 일본만이 제대로 구현해 낼수 있는 것으로 알고있다..
일본 우리가 다따라 잡았다고 자위질해도 공부를 하면 할수록 넘사벽이라는걸 느낀다ㅠ
아무튼 이러한 화학적 기상증착법을 이용하여 만들어지고 있는 다이아몬드 상용화 제품들로는
PS. 다이아몬드 코팅 후라이팬... 사실 구라다 일베가면 왜 구라인지에 대해 자세히 써준다.
그냥 일반 후라이팬 사도된다 ㅋㅋㅋㅋㅋ 이썰풀면 망할회사 많겠지..