Nogle materialer, såsom lonsdaleit, kan være hårdere end diamant, men findes ikke i store mængder eller er ikke bredt tilgængelige.
Diamanter kan ridse næsten alt. Foto: Business Standard
Diamanter er højt værdsat på grund af deres hårdhed. Som smykker kan de holde i generationer og forblive ridsefri på trods af daglig slitage. Som klinger eller borehoveder kan de trænge igennem næsten alt uden at blive ødelagt. I pulverform bruges diamanter til at polere ædelsten, metaller og mange andre materialer. Derfor er det ekstremt vanskeligt at finde et materiale, der er hårdere end diamant, ifølge Live Science .
Ifølge Richard Kaner, en materialekemiker ved Richard Kaner University, er diamanter fortsat det hårdeste materiale til de fleste praktiske formål. Der findes måder at skabe diamanter, der er hårdere end almindelige diamanter, og teoretisk set kunne andre materialer være hårdere end diamanter, men de findes ikke i en form, der kan holdes i hånden eller anvendes bredt.
Selvom folk, der bærer diamantsmykker, kan bevidne deres holdbarhed, er begrebet "hårdhed" meget specialiseret, ifølge Paul Asimow, geokemiker ved California Institute of Technology (Caltech). Det forveksles ofte med andre egenskaber som stivhed eller styrke. Disse er ikke altid synonyme med hårdhed. For eksempel kan en diamant have en meget høj hårdhed, men kun en gennemsnitlig stivhed. Diamanter brister let langs krystalfacetterne, hvilket er sådan, juvelerer kan skabe de smukke, mangefacetterede diamanter.
Forskere måler indrykningshårdhed på flere forskellige måder. Geologer bruger ofte Mohs-hårdhedsskalaen, en måde at bestemme mineralers hårdhed i felten baseret på, om de kan ridse eller ej. Diamant er på niveau 10, det højeste niveau på Mohs-hårdhedsskalaen, hvilket betyder, at den kan ridse næsten alt. I laboratoriet bruger materialeforskere en mere præcis måling kaldet Vickers-hårdhedstesten, som bestemmer et materiales hårdhed baseret på den kraft, der kræves for at forårsage en indrykning med en skarp genstand, svarende til at presse en blyantstift mod et viskelæder.
Diamanter er sammensat af kulstofatomer arrangeret i et kubisk gitter, der er forbundet med hinanden af stærke, korte kemiske bindinger. Denne struktur giver den dens karakteristiske hårdhed og modstandsdygtighed over for indrykning. De fleste materialer, der er hårdere end diamant, skyldes mindre ændringer i krystalstrukturen af almindelig diamant eller ved at erstatte nogle kulstofatomer med bor eller nitrogen.
En kandidat til titlen som hårdere end diamant er lonsdaleit. Ligesom diamant er lonsdaleit sammensat af kulstofatomer, men de er arrangeret i en hexagonal krystalstruktur i stedet for en kubisk. Indtil for nylig blev lonsdaleit fundet i ekstremt små mængder, hovedsageligt i meteoritter, og forskerne var usikre på, om det kunne klassificeres som et separat materiale eller blot en defekt i den almindelige diamantkrystalstruktur.
For nylig fandt en gruppe forskere lonsdaleitkrystaller på mikronstørrelse (en mikron svarer til 1/1.000 mm) i en meteorit. Disse er bittesmå krystaller, men stadig større end tidligere opdagede krystaller. Andre forskere har rapporteret, at de har skabt lonsdaleit i laboratoriet, selvom disse krystaller kun eksisterer i en brøkdel af et sekund. Derfor er lonsdaleit fascinerende, men det er usandsynligt, at den vil erstatte diamanter i anvendelser som slibning, boring eller polering i den nærmeste fremtid.
Justering af diamanternes nanoskalastruktur kan også gøre materialer hårdere end almindelige diamanter. Et materiale bestående af mange små diamantkrystaller vil være hårdere end diamanter, der bruges i ædelsten, fordi nanoskalapartiklerne er fikseret på plads i stedet for at glide forbi hinanden. "Nanoparrede" diamanter, hvor partiklerne danner et spejlbillede af hinanden, har dobbelt så hård indrykning som almindelige diamanter.
De fleste forskere går dog ikke efter superhårde materialer bare for at sætte rekorder; i stedet søger de at skabe noget nyttigt. De vil måske gerne skabe noget, der er næsten lige så hårdt som diamant, men billigere eller nemmere at producere i laboratoriet.
For eksempel producerer Kaners laboratorium adskillige superhårde metaller, der kan bruges i industrielle applikationer som erstatning for diamanter. Et kommercielt tilgængeligt produkt kombinerer wolfram og bor sammen med meget små mængder af andre metaller. Krystallens form giver materialet forskellige egenskaber i forskellige retninger. Når det justeres korrekt, kan det ridse diamanter, ifølge Kaner. Dette materiale er også overkommeligt at fremstille, fordi det ikke kræver de høje trykforhold, der er nødvendige for at producere diamanter i laboratoriet.
An Khang (ifølge Live Science )
[annonce_2]
Kildelink








Kommentar (0)