材料圆桌—探秘珠宝材料，从贵重金属到仿生新秀

你是否曾为一枚镶嵌金铂的婚戒驻足，沉醉于贵金属与生俱来的优雅光泽？或是对造型逼真的仿生珍珠、人工钻石心生好奇，想探究这些精美材料的诞生奥秘？当珠宝的璀璨美学邂逅材料科学的创新智慧，一场关于 “传统与创新” 的奇妙对话即将展开。本周我们将为你打开珠宝世界的材料密码，揭秘戒指、耳环等饰品中藏着的科学与工艺之美！

金（Au）因其优异的延展性、耐腐蚀性和光泽感，被广泛用于珠宝饰品中。然而，纯金过于柔软，容易变形，因此通常通过合金化来改善其性能。

Au—Ag—Cu合金的颜色与合金成分的关系

通过添加银（Ag）和铜（Cu），可以显著改变金的颜色和硬度。例如，Au-Ag-Cu系合金通过调整Ag和Cu的比例，可以获得多种颜色的金饰品，如玫瑰金、白色金等。此外，添加其他合金元素（如钯、镍等）也能进一步改善金的硬度和抗变色能力。

为了降低成本，仿金材料（如铜基合金）被开发出来，其颜色和光泽与18K金相似，且具有良好的抗变色能力和加工性能。

Ross Lovegrove设计的3D打印镀金首饰

3D打印技术的应用使得金的加工更加高效，能够实现复杂设计的私人定制。

铂（Pt）以其卓越的耐腐蚀性、高强度和独特的白色光泽而闻名，是高端珠宝饰品的重要材料。

从含铂物料中提取铂的流程图

由于铂资源稀缺且价格昂贵，再生利用技术在铂的回收和再加工中得到了广泛应用。日本等国家已经开发出成熟的铂再生技术，以减少资源浪费并降低生产成本。

镀铑的铂金戒指

铂可以通过添加钯（Pd）等元素来改善其性能。例如，铂钯合金不仅保持了铂的优良特性，还具有更好的抗磨损性和耐腐蚀性。

新型仿生材料，模拟珍珠、人工钻石等仿生材料的制作工艺，突出其环保、成本等优势。

珍珠母贝和黑玉的胸针

仿珍珠的制作方法在19世纪末已经较为成熟。例如，1889年的博览会介绍了一种新的仿珍珠制作方法：在玻璃表面涂一层珍珠釉，再涂一层清漆，填充熔化的胶水（之前使用阿拉伯胶或热蜡）。这种方法虽然降低了光泽，但可以将仿珍珠浸泡在热水中，从而增加其耐用性。

现代仿珍珠的制作方法更多依赖于高科技手段。例如，通过激光粉末床熔融（LPBF）技术和等离子放电烧结（SPS）技术结合，可以制备出具有“砖-泥”结构的仿贝壳层状复合材料。这种方法能够实现高致密度和高强度，同时通过优化网格尺寸和错位类型，进一步提升材料的力学性能。

人工钻石的制作工艺主要包括化学气相沉积法（CVD）和高压高温法（HPHT）。这两种方法在工业上被广泛应用，用于制造高质量的人工钻石。

合成金刚石机理（溶剂说）

化学气相沉积法（CVD）：这种方法通过在高温下将含有碳的气体分解，沉积在基底材料上形成钻石晶体。CVD法可以精确控制钻石的生长环境，从而获得高纯度和均匀性的钻石晶体。此外，CVD法还可以通过调整气体成分和温度来优化钻石的光学和物理特性。

高压高温法（HPHT）：这种方法通过在极高的压力和温度下模拟自然钻石的形成环境，使碳原子重新排列形成钻石晶体。HPHT法可以快速生产出大尺寸和高克拉重量的钻石，但其设备成本较高，且对环境条件的要求较为严格。

以仿生塑料为材质的珠宝

仿生塑料珠宝的设计和制作通常借鉴自然界中生物的形态、结构和功能。仿生塑料通常由生物降解材料或环保材料制成，这不仅体现了可持续发展的理念，还减少了对环境的影响。此外，这些材料可以通过注塑、3D打印等现代工艺加工成型，以实现复杂的几何形状和精细的细节。

在珠宝的璀璨世界里，贵金属的经典与仿生材料的创新交相辉映，从承载永恒承诺的婚戒到闪耀耳畔的耳环，材料的魅力从未缺席。未来我们也期待更多新颖材料的涌现，为珠宝艺术带来别样风采，持续点亮生活中的每一个闪耀瞬间。

（责编：王钰健）