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"Agora, um diamante é uma coisa sem a qual não podemos passar sem" diz Eduard Gorodetsky, Director-Geral da Pesquisa Sintética Geral

19 de dezembro de 2022
eduard_gorodetski_xx.pngO Centro de I&D 'General Synthetic Research' é uma empresa russa inovadora de alta tecnologia que fabrica materiais super duros para as indústrias electrónica, mineira, médica e de joalharia.

A empresa foi fundada em 2019 por um grupo de engenheiros e está localizada na área da Fábrica de Ferramentas Sestroretsk - Voskov Technopark. Eduard Gorodetsky, Director Geral do Centro de Investigação, falou à Rough&Polished sobre os produtos que a empresa fabrica, sobre as tecnologias que utiliza na síntese de diamantes, incluindo a tecnologia exclusiva de produção de cristais cultivados em laboratório.

Fale-nos sobre a sua empresa, há quanto tempo foi criada?

A empresa não existe há muito tempo, foi criada no final de 2019. No ano seguinte, instalámos a primeira prensa e quase imediatamente demos resultados na síntese diamantífera. Quando entrei neste negócio que parece ser em grande escala mas, de facto, é muito estreito, conheci quase todos os intervenientes no mercado e éramos uma equipa forte de pessoas com os mesmos interesses e visitámos juntos um grande número de exposições técnicas. Numa das exposições, conhecemos o nosso investidor, mostrámos-lhe o nosso projecto e realizámos várias reuniões. Ele acreditou no nosso potencial e ajudou a estabelecer a nossa empresa e a implementar o nosso projecto. Depois, a pandemia global começou. Na prática, todas as actividades das empresas foram suspensas, mas não o trabalho no nosso projecto. Não tivemos tempo de nos desencorajar, tivemos de seguir em frente. Afinal, fomos capturados por esta ideia, era mais importante para nós do que o coronavírus. Este período acabou por ser bom para iniciar o nosso projecto, quase todas as actividades das fábricas foram suspensas e todos foram desencorajados e, pelo contrário, isto encorajou-nos. Muitas empresas envolvidas na produção de componentes utilizados na síntese diamantífera trabalharam por encomenda. Mas como o negócio da maioria das empresas foi suspenso, tivemos a oportunidade de comprar estes componentes. Quase sem equipamento de imprensa, comprámos tudo o que precisávamos e começámos a fazer experiências. Um diamante HPHT cresce dentro de um cubo de 88x88 mm. Fabricamos todos os componentes dentro dele por nossa conta e utilizando os materiais que também preparamos por nós próprios. Temos vários tipos de pós para misturá-los em diferentes proporções. Os pós são levados a diferentes consistências de acordo com os regimes de fracção e temperatura. Utilizando estes pós, pressionamos os elementos das partes do cubo. Numa palavra, quando a primeira prensa foi entregue, já tínhamos montado o nosso próprio cubo. Colocamo-lo na prensa e quase durante a primeira tentativa de realizar a síntese obtivemos um resultado encorajador.

Realizaram estas experiências à medida que o espírito vos comovia, ou utilizaram alguma literatura especial?

Os programas matemáticos ajudaram-nos muito, modelámos toda a nossa base de componentes com a pressão certa e a temperatura certa, utilizando estes modelos. Analisámos modelos para ver como este pó se comportaria, porque factores físicos de alta pressão começam a funcionar no processo, dependendo das proporções de uma mistura, bem como da fracção, da densidade de prensagem.

Recentemente, os meios de comunicação social relataram que a sua empresa sintetizou o maior e mais puro diamante do mundo, pesando mais de 16 quilates. Mas isso não é o seu negócio principal, pois não?

Exactamente. Concentramo-nos na produção de diamantes industriais, incluindo os destinados a equipamento médico, por exemplo, para a produção de facas gama. 

Refere-se às facas para operações a laser?

É isso mesmo. Actualmente, apenas uma empresa no mundo produz facas gama, mas, infelizmente, as facas gama são muito grandes quando são baseadas em diamante, leva muito tempo a fabricá-las. Até à data, não foram produzidas mais de cem peças de equipamento em todo o mundo. Podemos tornar este equipamento mais pequeno e mais preciso. Com um conjunto de lentes diamantadas, podemos focar um feixe de raios X num só ponto. Sabemos como fazer lentes de diamante, também realizamos os cálculos necessários, mas há dificuldades no polimento. As lentes têm um grande número de irregularidades, e até agora, não as podemos polir adequadamente para que o feixe de entrada não se espalhe. Por conseguinte, os nossos investigadores estão agora a realizar uma série de trabalhos de investigação para poderem resolver este problema. Além disso, estamos a trabalhar no estabelecimento da produção de substratos para a remoção de calor, os chamados MEMS (sistemas microelectromecânicos), que nos permitem remover calor, por exemplo, de um chip ou de qualquer dispositivo. Agora, basicamente todos os materiais, processadores, chips, são desenvolvidos com base em silício. Mas o silício tem uma grande limitação porque pode falhar ou o seu desempenho pode cair muito a temperaturas superiores a 140 graus Celsius. A este respeito, um grande número de refrigeradores adicionais são utilizados para remover o calor. Os diamantes são uma opção única, pois removem muito bem o calor, e se o mesmo sensor for construído utilizando um diamante, não terá de construir um grande número destes refrigeradores, o que é muito importante para a indústria aeroespacial e para a electrónica de precisão. Além disso, existem muitas possibilidades para nós - uma vez que cultivamos cristais, podemos alterar ligeiramente a estrutura de um cristal e dopá-lo, por exemplo, com componentes como o boro, o que permite conduzir a corrente através das placas. Uma vez que o diamante é o mineral mais duro da terra e um muito bom condutor de calor, quando tudo o que fez correctamente de modo a passar uma grande quantidade de corrente, então o nicho semicondutor será ocupado por diamantes. O diamante é um material bastante caro, pelo que não é amplamente utilizado, mas apenas para fins científicos, ou em dispositivos super-precisos. Para além disto (isto refere-se apenas aos monocristais de diamante), temos também ideias para os policristais de diamante que estão ligados a ferramentas de perfuração e de construção. Agora, o diamante é uma coisa sem a qual não podemos passar sem ele. Construção, engenharia aeronáutica e mecânica não podem passar sem ferramentas diamantíferas. Quase em todas as casas, há azulejos no chão ou nas paredes que são cortados com uma ferramenta revestida com diamante. Até as limas de unhas são revestidas com um pó diamantado.

Actualmente, este nicho pertence inteiramente à China. Infelizmente, ninguém está envolvido neste sector na Rússia. Nos dias da União Soviética, tínhamos um grande número de empresas que se dedicavam ao cultivo dos diamantes policristalinos para ferramentas, mas, infelizmente, agora ninguém está neste sector.

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A China fez grandes progressos, por isso é preciso alcançá-los agora?

Do ponto de vista de uma tecnologia de cultivo de policristalinos e do fabrico de ferramentas, os chineses superaram todos os países, mesmo os EUA. Há várias empresas nos Estados Unidos, por exemplo a US Synthetic. As suas brocas de perfuração estão entre as melhores do mundo. Os seus cortadores de brocas são muito duráveis, mas muito caros. Por conseguinte, as cortadoras chinesas baratas são vendidas em todo o mundo. A antiga Sestroretsk Tool Plant onde estamos agora localizados, vários tipos de brocas, discos diamantados com pó diamantado eram feitos nos dias soviéticos.

Realizámos um pequeno estudo no campo dos diamantes industriais, nomeadamente, sobre os policristais. A Rússia é líder na mineração dos recursos naturais, e os diamantes sintéticos são obrigados a passar por várias rochas. Todos os anos, a Federação Russa consome oficialmente mais de meio milhão de cortadores importados da China. Infelizmente, ainda não temos uma única empresa a fabricar tais cortadores, e estamos agora a trabalhar no desenvolvimento da sua produção para substituir as importações por cortadores produzidos domesticamente.

E qual será a relação custo-benefício em comparação com os bens chineses? Será que estas ferramentas serão mais fiáveis?

A China tem uma enorme oferta de cortadores, desde bons até muito baixos em termos de qualidade. Todos os cortadores são certificados e quando a pedra macia não requer cortadores super duros e pesados, cortadores baratos servem. Se as rochas são difíceis e exigem cortadores especiais para trabalhos pesados, não deve ser muito difícil. O trabalho para substituir uma broca é muito mais dispendioso do que um cortador em si. Determinámos quais os cortadores que são necessários, fizemos estimativas e, em princípio, compreendemos que o preço dos nossos cortadores será ao nível dos chineses, mas a sua qualidade será ao nível dos americanos.

Temos também vários projectos conjuntos com os principais institutos de investigação russos em electrónica, pelo que fazemos cálculos e desenvolvemos vários dispositivos baseados na utilização de diamantes. Mas devido ao facto de ainda não termos a oportunidade de fornecer uma grande quantidade de material - os mesmos substratos de qualidade - produzimos peças únicas. Assim que virmos que somos capazes de produzir, por exemplo, 1.000 placas por mês, compreenderemos que podemos facilmente fornecer algum dispositivo para instrumentação aeroespacial utilizando os nossos produtos. Mencionei a instrumentação aeroespacial porque os diamantes não são de todo sensíveis à radiação, são bastante resistentes à radiação.

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Falou de coisas associadas aos diamantes industriais. E sobre os diamantes de qualidade gema?

Este nicho é agora o mais procurado, e também entrámos na indústria da joalharia. Foi por isso que foi criada a empresa de joalharia Melvis, situada em Moscovo, na Rua Smolnaya, no Diamond World. Há lá um grande número de mesas de corte, e os cortadores trabalham com os diamantes em bruto que produzimos em Sestroretsk. Todas as pedras lapidadas são vendidas aqui. Actualmente, vendemos no mercado doméstico, mas há também planos para entrar no mercado internacional, que está cada vez mais concentrado nos diamantes cultivados em laboratório.

Qual é a importância do segmento da joalharia nas actividades diversificadas da empresa?

Nos nossos planos, oitenta por cento de todos os nossos produtos serão para fins industriais, incluindo substratos, lentes, etc., e vinte por cento serão utilizados para joalharia.

Depois de sintetizarmos os nossos cristais, verificamos a sua tensão, a densidade de deslocamento; se for bastante elevada, normalmente não utilizamos tais cristais para a produção de placas e lentes. Eles são cortados e polidos para serem utilizados na indústria da joalharia. É impossível determinar visualmente a deslocação, esta só pode ser medida utilizando instrumentos especiais. Já fizemos experiências bastante sérias no cultivo de cristais muito grandes, e com a ajuda da nossa célula de trabalho, podemos prever o crescimento de um diamante. Podemos planear o número de pedras para um procedimento de síntese, o seu tamanho, forma e cor. Quanto à clareza, estamos actualmente a trabalhar nesta questão, porque o 'corredor' para o crescimento correcto do diamante dentro do nosso cubo é bastante estreito, e não podemos ir além dele. Dependendo da tecnologia utilizada, a temperatura de funcionamento na nossa síntese é de 1.200 a 1.500 graus Celsius, e as flutuações de temperatura admissíveis são de apenas 10-15 graus Celsius. Portanto, se não satisfizermos estes parâmetros, pequenas inclusões aparecem no cristal. Acabámos de passar a cultivar diamantes muito grandes para obter as maiores placas possíveis, e tentamos cultivar cristais 'planos' que são largos e não altos. Medimos o diamante em bruto do qual fizemos o diamante polido 'Champion' e percebemos que tinha vários deslocamentos, por isso decidimos não o utilizar para placas, embora encaixasse perfeitamente porque tinha a forma correcta, mas foi decidido fazer um diamante polido. Os técnicos de corte previram o modelo e os lapidadores e polidores fizeram um diamante 'almofada' de 16,04 quilates de cor D ideal e clareza VS1.

Então, o maior diamante polido de laboratório HPHT da mais alta clareza do mundo que obteve quase por acidente, não foi?

Não exactamente. Cultivamos cristais de tamanho muito grande e usamo-los para fazer placas. Mas como este cristal era muito bonito, mesmo um diamante em bruto era bastante transparente, mas havia apenas deslocamentos nele que não permitiam que esta pedra fosse totalmente utilizada para placas. A partir destas pedras 'inadequadas', costumamos fazer diamantes polidos. Se um cristal cresce correctamente, então a sua grelha é sobreposta uma sobre a outra. Se houver distorções na grelha de cristal, as faces de um cristal começam a crescer um pouco incorrectamente - isto não é visto à vista - mas o processo de distorção da grelha ocorre, e isto não é uma característica muito boa para a electrónica. Portanto, decidimos não utilizar esta pedra para o fabrico de placas, mas sim para fazer um diamante polido a partir dela, tendo em conta que era visualmente perfeita.

Acreditem, os nossos tecnólogos fazem esforços titânicos para fazer crescer um diamante para utilização em óptica ou electrónica.

Vai vender a sua tecnologia?

Quanto à nossa tecnologia exclusiva de produção de cristais cultivados em laboratório, não a vamos vender ou partilhar. Tencionamos continuar a desenvolver e a melhorar a nossa tecnologia na Rússia. Ao mesmo tempo, não excluímos a possibilidade de aumentar a escala da tecnologia em instalações de produção adicionais. Em Sestroretsk, já criámos um Centro de Investigação na nossa empresa. O nome completo da nossa empresa é o Centro de Investigação e Desenvolvimento "Investigação Sintética Geral". Planeamos desenvolver e melhorar a nossa tecnologia no Centro, aperfeiçoá-la e implementá-la nas nossas instalações de produção.

Tem capacidade de produção suficiente para desenvolver e expandir as suas instalações de produção? Tem um local de produção de diamantes de corte e polimento em Moscovo. E quanto a Sestroretsk?

Em Sestroretsk, é possível instalar 16 máquinas prensas hidráulicas, temos agora dez delas. Vamos utilizar estas máquinas para continuar a desenvolver as nossas tecnologias, incluindo as de produção de monocristais e policristais. Quanto à ampliação da nossa produção, temos um grande local onde estão em curso trabalhos preparatórios para a instalação do equipamento de prensagem. No final do ano, esperamos finalizar a nossa investigação relacionada com a síntese diamantífera, e no próximo ano, começaremos a introduzir a tecnologia no nosso grande local de produção. Neste momento, direi apenas que se trata de uma antiga fábrica de construção de máquinas não muito longe de Moscovo. Agora, estamos a restaurá-la e a reconstruí-la, e vamos lançá-la em breve. Recentemente, o nosso país era auto-suficiente. Durante os tempos soviéticos, os nossos pais construíram muitas fábricas e fábricas em torno das quais foram construídas cidades. Acreditamos que agora não é demasiado tarde para restaurar as fábricas destruídas desde essa altura, precisamos de ter a nossa própria produção para não depender de ninguém. Isto garante a segurança económica do nosso país.

Quais são os vossos planos para o futuro?

Os nossos planos são de nos mantermos fortes na prossecução dos nossos objectivos. Afinal, temos tudo para isso, incluindo o mais poderoso equipamento hidráulico chinês do mundo - estamos agora a modificá-lo por nós próprios e a reequipá-lo com os nossos sistemas de controlo e o nosso software. Mas esforçamo-nos por fazer com que o nosso próprio equipamento se torne completamente independente e faça tudo na Rússia.

Galina Semyonova para a Rough&Polished