Co je safír
co je safír
Safír je drahocenný drahokam, různé minerální korundy, sestávající z oxidu hlinitého (a-Al203) se stopovým množstvím prvků, jako je železo, titan, chrom, vanadium, nebo hořčík. Název safír je odvozen z lat “saphirus” a řečtina “safíry”, obojí znamená modrou.
Obvykle je modrá, ale přirozené “ozdobný” safíry se vyskytují i ve žluté barvě, nachový, oranžový, a zelené barvy; “část safíry” zobrazit dvě nebo více barev. Vyskytují se i kameny červeného korundu, ale nazývají se rubíny, nikoli safíry.
Růžově zbarvený korund může být klasifikován buď jako rubín nebo safír v závislosti na lokalitě. Běžně, přírodní safíry jsou broušeny a leštěny do drahokamů a nosí se ve špercích. Mohou být také vytvořeny synteticky v laboratořích pro průmyslové nebo dekorativní účely ve velkých křišťálových koulích.
Díky pozoruhodné tvrdosti safírů – 9 na Mohsově stupnici (třetí nejtvrdší minerál, po diamantu at 10 a moissanit at 9.5) – safíry jsou také používány v některých jiných než okrasných aplikacích, jako jsou infračervené optické komponenty, okna s vysokou odolností, krystaly náramkových hodinek a pohybová ložiska, a velmi tenké elektronické destičky, které se používají jako izolační substráty pro speciální polovodičovou elektroniku, jako jsou integrované obvody a modré LED diody na bázi GaN.
Přírodní safíry
Safír je jednou ze dvou drahokamových odrůd korundu, druhý je rubín (definován jako korund v odstínu červené). I když modrá je nejznámější safírová barva, vyskytují se v jiných barvách, včetně šedé a černé, a také může být bezbarvý. Růžově oranžová odrůda safíru se nazývá padparadscha.
Významná naleziště safírů se nacházejí v Austrálii, Afghánistán, Kambodža, Kamerun, Čína (Shandong), Kolumbie, Etiopie, Indie (Kašmír), Keňa, Laos, Madagaskar, Malawi, Mosambik, Myanmar (Barma), Nigérie, Rwanda, Srí Lanka, Tanzanie, Thajsko, Spojené státy (Montana) a Vietnam. Safír a rubíny se často nacházejí ve stejném zeměpisném prostředí, ale obecně mají různé geologické formace. Například, rubín i safír se nacházejí v myanmarském kamenném traktu Mogok, ale rubíny se tvoří v mramoru, zatímco safír se tvoří v granitických pegmatitech nebo korundových syenitech.
Každý safírový důl produkuje širokou škálu kvality, a původ není zárukou kvality. Pro safír, Kašmír dostává nejvyšší prémii, i když Barma, Srí Lanka, a Madagaskar také produkuje velké množství drahých kamenů jemné kvality.
Cena přírodních safírů se liší v závislosti na jejich barvě, jasnost, velikost, střih, a celkovou kvalitu. Safíry, které jsou zcela neošetřené, mají mnohem větší cenu než ty, které byly ošetřeny. Velký vliv na cenu má také geografický původ. Pro většinu drahokamů jednoho karátu nebo více, nezávislá zpráva od respektované laboratoře, jako je GIA, Lotosová gemologie, nebo SSEF, je často vyžadováno kupujícími před nákupem.
Barvy
Safíry v jiných barvách než modré se nazývají “ozdobný” nebo “pestrobarevný” safíry. Efektní safíry se často vyskytují ve žluté barvě, oranžový, zelená, hnědý, fialové a fialové odstíny.
Syntetický safír
V příštích pěti letech 1902, francouzský chemik Auguste Verneuil oznámil proces výroby syntetických krystalů rubínu. V plamenné fúzi (Verneuilův proces), jemný práškový oxid hlinitý se přidá do kyslíkovodíkového plamene, a to směřuje dolů proti keramickému podstavci. Po úspěšné syntéze rubínu, Verneuil zaměřil své úsilí na safír. Přišla syntéza modrého safíru 1909, poté, co chemické analýzy safíru naznačily Verneuilovi, že příčinou modré barvy je železo a titan. Verneuil patentoval proces výroby syntetického modrého safíru v 1911.
Klíčem k procesu je, že práškový oxid hlinitý se při pádu plamenem neroztaví. Místo toho tvoří sintrový kužel na podstavci. Když špička toho kužele dosáhne nejžhavější části plamene, hrot se roztaví. Růst krystalů je tedy zahájen z malého bodu, zajišťující minimální zátěž.
Další, do plamene se přidává více kyslíku, způsobí, že bude hořet o něco tepleji. To rozšiřuje rostoucí krystal do stran. Ve stejnou dobu, podstavec se snižuje stejnou rychlostí, jakou krystal roste vertikálně. Oxid hlinitý v plameni se pomalu ukládá, vytvoření tvaru slzy “koule” ze safírového materiálu. Tento krok pokračuje, dokud není dosaženo požadované velikosti, plamen se vypne a krystal se ochladí. Nyní podlouhlý krystal obsahuje velké napětí kvůli vysokému tepelnému gradientu mezi plamenem a okolním vzduchem. K uvolnění tohoto napětí, nyní krystal ve tvaru prstu bude poklepán dlátem, aby se rozdělil na dvě poloviny.
Díky vertikálnímu vrstvenému růstu krystalu a zakřivené horní růstové ploše (která začíná od kapky), krystaly zobrazí zakřivené růstové linie po horním povrchu koule. To je na rozdíl od krystalů přírodního korundu, které mají úhlové růstové linie rozšiřující se z jednoho bodu a sledující rovinné krystalové plochy.
Surovina z safír substrátem je krystalová tyčinka, a křišťálová tyčinka je zpracována ze safírového sklíčka. Související výrobní proces je následující; kultivace křišťálové tyčinky je nejkritičtější v procesu výroby safírového substrátu.
Aplikace
1.okno
Syntetický safír—někdy označované jako safírové sklo — se běžně používá jako okenní materiál, protože oba jsou vysoce transparentní pro vlnové délky světla mezi nimi 150 nm (UV) a 5500 nm (A) (viditelné spektrum se rozšiřuje asi 380 nm až 750 nm), a mimořádně odolný proti poškrábání.
Klíčové výhody safír okna jsou:
1.Velmi široké pásmo optického přenosu od UV po blízké infračervené, (0.15-5,5 µm)
2.Výrazně pevnější než jiné optické materiály nebo standardní skleněná okna
3.Vysoce odolný proti poškrábání a oděru (9 na Mohsově stupnici minerální tvrdosti, 3. nejtvrdší přírodní látka vedle moissanitu a diamantů)
4.Extrémně vysoká teplota tání (2030 °C)
Singl křišťálový safír boule pěstovaná metodou Kyropoulos. Přibližně 200 milimetry (8 v) v průměru, váží přibližně 30 kg (66 lb).
Některá okna ze safírového skla jsou vyrobena z čistých safírových koulí, které byly vypěstovány ve specifické krystalové orientaci, typicky podél optické osy, c-osa, pro minimální dvojlom pro aplikaci.
Boule jsou nakrájeny na požadovanou tloušťku okna a nakonec leštěny na požadovanou povrchovou úpravu. Safírová optická okna lze leštit na širokou škálu povrchových úprav díky své krystalové struktuře a tvrdosti. Povrchové úpravy optických oken jsou běžně označovány specifikacemi pro škrábání v souladu s celosvětově přijatou specifikací MIL-O-13830..
The safír okna se používají ve vysokotlakých i vakuových komorách pro spektroskopii, krystaly v různých hodinkách, a okna ve snímačích čárových kódů v obchodech s potravinami, protože díky výjimečné tvrdosti a houževnatosti je materiál velmi odolný proti poškrábání.
V příštích pěti letech 2014 Apple konzumoval “jedna čtvrtina světové zásoby safíru k pokrytí čočky fotoaparátu a čtečky otisků prstů iPhonu.”
Bylo učiněno několik pokusů učinit safírové obrazovky pro chytré telefony životaschopnými. Apple uzavřel smlouvu s GT Advanced Technologies, Inc. na výrobu safírových obrazovek pro iPhony, podnik selhal, což vedlo k bankrotu GTAT. Kyocera Brigadier byl prvním sériově vyráběným smartphonem se safírovou obrazovkou.
Používá se pro koncová okna na některých vysoce výkonných laserových trubicích, protože jeho širokopásmová průhlednost a tepelná vodivost mu umožňují zvládnout velmi vysoké hustoty výkonu v infračerveném nebo UV spektru bez degradace vlivem zahřívání..
Spolu se zirkonem a oxynitridem hliníku, syntetický safír se používá pro okna odolná proti rozbití v obrněných vozidlech a různých vojenských neprůstřelných oblecích, ve spojení s kompozity.
Jeden typ xenonové obloukové lampy – původně nazývaný “Cermax” a nyní obecně známý jako “xenonová výbojka s keramickým tělem” – používá výstupní okna se safírovým krystalem. Tento produkt toleruje vyšší tepelné zatížení a tím i vyšší výstupní výkony ve srovnání s běžnými Xe výbojkami s čistým křemíkovým oknem
2. Jako substrát pro polovodičové obvody
Tenké safírové destičky byly prvním úspěšným použitím izolačního substrátu, na který se nanášel křemík, aby se vytvořily integrované obvody známé jako křemík na safír nebo “SOS”; nyní lze pro třídu obvodů obecně známých jako křemík na izolátoru použít i jiné substráty. Kromě vynikajících elektroizolačních vlastností, safír má vysokou tepelnou vodivost. Čipy CMOS na safíru jsou zvláště užitečné pro vysoce výkonné rádiové frekvence (RF) aplikace, jako jsou ty, které se nacházejí v mobilních telefonech, rádia v pásmu veřejné bezpečnosti, a satelitní komunikační systémy. “SOS” také umožňuje monolitickou integraci jak digitálních, tak analogových obvodů, vše na jednom IC čipu, a konstrukce obvodů s extrémně nízkým výkonem.
V jednom procesu, poté, co se vypěstují kuličky safírového monokrystalu, jsou jádrově vyvrtány do válcových tyčí, a z těchto jader se pak krájí plátky.
Plátky z monokrystalického safíru se také používají v polovodičovém průmyslu jako substráty pro růst zařízení na bázi nitridu galia (GaN). Použití safíru výrazně snižuje náklady, protože má asi jednu sedminu nákladů na germanium. Nitrid galia na safíru se běžně používá v diodách vyzařujících modré světlo (LED diody).
3. V laserech
První laser byl vyroben v r 1960 od Theodora Maimana s tyčí ze syntetického rubínu. Titan-safírové lasery jsou oblíbené díky jejich relativně vzácné schopnosti ladit na různé vlnové délky v červené a blízké infračervené oblasti elektromagnetického spektra.. Lze je také snadno uzamknout v režimu. U těchto laserů je synteticky vyrobené safírové sklíčko s příměsemi chrómu nebo titanu ozařováno intenzivním světlem ze speciální lampy, nebo jiný laser, k vytvoření stimulované emise.
4. U endoprotéz
Monokrystalický safír je poměrně biokompatibilní a výjimečně nízké opotřebení párů safír-kov vedlo k zavedení (na Ukrajině) safírových monokrystalů pro endoprotézy kyčelního kloubu
