Ποιο υλικό είναι πιο σκληρό από το διαμάντι;

Ορισμένα υλικά όπως ο λονσδαλεΐτης μπορεί να είναι σκληρότερα από το διαμάντι, αλλά δεν υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες ούτε έχουν εκτεταμένες χρήσεις.

Τα διαμάντια μπορούν να γρατσουνίσουν σχεδόν οτιδήποτε. Φωτογραφία: Business Standard

Τα διαμάντια εκτιμώνται για τη σκληρότητά τους. Ως κοσμήματα, μπορούν να διαρκέσουν για γενιές και να παραμείνουν άθικτα από γρατσουνιές παρά την καθημερινή φθορά. Ως λεπίδες ή τρυπάνια, μπορούν να διαπεράσουν σχεδόν οτιδήποτε χωρίς να σπάσουν. Σε μορφή σκόνης, τα διαμάντια γυαλίζουν πολύτιμους λίθους, μέταλλα και πολλά άλλα υλικά. Επομένως, η εύρεση ενός υλικού σκληρότερου από τα διαμάντια είναι δύσκολη, σύμφωνα με το Live Science .

Το διαμάντι εξακολουθεί να είναι το πιο σκληρό υλικό για τους περισσότερους πρακτικούς σκοπούς, λέει ο Richard Kaner, χημικός υλικών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Irvine. Υπάρχουν τρόποι να γίνουν τα διαμάντια πιο σκληρά από τα τυπικά διαμάντια, και άλλα υλικά θα μπορούσαν θεωρητικά να είναι πιο σκληρά από το διαμάντι, αλλά δεν υπάρχουν σε μορφή που να μπορείτε να κρατάτε στο χέρι σας ή να χρησιμοποιείτε από κοινού.

Ενώ οι άνθρωποι που φορούν κοσμήματα με διαμάντια μπορούν να βεβαιώσουν την αντοχή τους, η έννοια της «σκληρότητας» είναι πολύ εξειδικευμένη, λέει ο Paul Asimow, γεωχημικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech). Συχνά συγχέεται με άλλες ιδιότητες όπως η ακαμψία ή η ανθεκτικότητα. Αυτές δεν είναι πάντα το ίδιο πράγμα με τη σκληρότητα εσοχής. Τα διαμάντια, για παράδειγμα, έχουν πολύ υψηλή σκληρότητα εσοχής αλλά μόνο μέτρια σκληρότητα κάμψης. Τα διαμάντια σπάνε εύκολα κατά μήκος των κρυστάλλινων επιφανειών, και έτσι οι κοσμηματοπώλες δημιουργούν όμορφα, πολύπλευρα διαμάντια.

Οι επιστήμονες μετρούν τη σκληρότητα της εσοχής με μερικούς διαφορετικούς τρόπους. Οι γεωλόγοι συχνά βασίζονται στην κλίμακα σύγκρισης Mohs, έναν τρόπο για να εντοπίζουν τα ορυκτά στο πεδίο με βάση το αν γρατζουνάνε. Το διαμάντι έχει 10, την υψηλότερη στην κλίμακα Mohs, που σημαίνει ότι μπορεί να γρατσουνίσει σχεδόν οτιδήποτε. Στο εργαστήριο, οι επιστήμονες υλικών βασίζονται σε ένα πιο ακριβές μέτρο που ονομάζεται δοκιμή σκληρότητας Vickers, το οποίο καθορίζει τη σκληρότητα ενός υλικού με βάση τη δύναμη που απαιτείται για να δημιουργηθεί μια εσοχή με μια αιχμή, παρόμοια με το πάτημα μιας μύτης μολυβιού σε μια γόμα.

Το διαμάντι αποτελείται από άτομα άνθρακα διατεταγμένα σε ένα κυβικό πλέγμα, συνδεδεμένα μεταξύ τους με μικρούς, ισχυρούς χημικούς δεσμούς. Αυτή η δομή του προσδίδει τη χαρακτηριστική σκληρότητα εσοχής. Τα περισσότερα υλικά που είναι σκληρότερα από το διαμάντι προκύπτουν από μικρές αλλαγές στην κρυσταλλική δομή του κανονικού διαμαντιού ή από την αντικατάσταση ορισμένων ατόμων άνθρακα με βόριο ή άζωτο.

Ένας υποψήφιος για τον τίτλο του σκληρότερου υλικού είναι ο λονσδαλείτης. Όπως και το διαμάντι, ο λονσδαλείτης αποτελείται από άτομα άνθρακα, αλλά είναι διατεταγμένα σε εξαγωνική κρυσταλλική δομή αντί για κυβική. Μέχρι πρόσφατα, ο λονσδαλείτης είχε βρεθεί μόνο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες, κυρίως μέσα σε μετεωρίτες, και δεν ήταν σαφές εάν μπορούσε να ταξινομηθεί ως υλικό από μόνο του ή εάν ήταν απλώς ένα ελάττωμα στην τυπική κρυσταλλική δομή του διαμαντιού.

Πρόσφατα, μια ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε κρυστάλλους λονσδαλεΐνης μεγέθους μικρού (ένα μικρό είναι το 1/1.000 του χιλιοστού) σε μετεωρίτες. Πρόκειται για μικροσκοπικούς κρυστάλλους, αλλά και πάλι μεγαλύτερους από ό,τι είχε ανακαλυφθεί προηγουμένως. Άλλοι επιστήμονες έχουν αναφέρει ότι καλλιέργησαν λονσδαλεΐνη στο εργαστήριο, αν και οι κρύσταλλοι υπάρχουν μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Έτσι, ενώ ο λονσδαλεΐνης είναι ενδιαφέρων, δεν είναι πιθανό να αντικαταστήσει το διαμάντι σε εφαρμογές όπως η κοπή, η διάτρηση ή η στίλβωση σύντομα.

Η ρύθμιση της νανοδομής των διαμαντιών μπορεί επίσης να δημιουργήσει υλικά που είναι πιο σκληρά από τα συνηθισμένα διαμάντια. Ένα υλικό φτιαγμένο από πολλούς μικροσκοπικούς κρυστάλλους διαμαντιών θα ήταν πιο σκληρό από τα διαμάντια πολύτιμων λίθων, επειδή οι κόκκοι νανοκλίμακας θα συγκρατούνταν στη θέση τους αντί να γλιστρούν ο ένας δίπλα στον άλλο. Τα «νανο-δίδυμα» διαμάντια, στα οποία οι κόκκοι σχηματίζουν κατοπτρικές εικόνες ο ένας του άλλου, είναι δύο φορές πιο ανθεκτικά στην εσοχή από τα συνηθισμένα διαμάντια.

Αλλά οι περισσότεροι επιστήμονες δεν αναζητούν υπερσκληρά υλικά μόνο και μόνο για να σπάσουν τα ρεκόρ. Επιδιώκουν να δημιουργήσουν κάτι χρήσιμο. Μπορεί να θέλουν να δημιουργήσουν κάτι που είναι σχεδόν τόσο σκληρό όσο το διαμάντι, αλλά είναι φθηνότερο ή πιο εύκολο να κατασκευαστεί στο εργαστήριο.

Το εργαστήριο του Κάνερ, για παράδειγμα, δημιουργεί αρκετά υπερσκληρά μέταλλα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως βιομηχανικές εναλλακτικές λύσεις αντί των διαμαντιών. Ένα εμπορικά διαθέσιμο προϊόν συνδυάζει βολφράμιο και βόριο, μαζί με ίχνη άλλων μετάλλων. Το σχήμα των κρυστάλλων δίνει στο υλικό διαφορετικές ιδιότητες σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Όταν ευθυγραμμιστεί με τον σωστό τρόπο, μπορεί να χαράξει τα διαμάντια, λέει ο Κάνερ. Το υλικό είναι επίσης οικονομικά προσιτό στην κατασκευή του επειδή δεν απαιτεί τις υψηλές πιέσεις που απαιτούνται για την παραγωγή διαμαντιών σε εργαστήριο.

Αν Χανγκ (Σύμφωνα με το Live Science )

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/vat-lieu-nao-cung-hon-kim-cuong-4665154.html