کدام ماده از الماس سخت تر است؟

برخی از مواد مانند لونسدالیت ممکن است از الماس سخت‌تر باشند، اما به مقدار زیاد وجود ندارند یا کاربردهای گسترده‌ای ندارند.

الماس‌ها می‌توانند تقریباً هر چیزی را خراش دهند. عکس: Business Standard

الماس‌ها به خاطر سختی‌شان ارزشمند هستند. به عنوان جواهرات، می‌توانند نسل‌ها دوام بیاورند و با وجود ساییدگی و پارگی روزانه، بدون خراش باقی بمانند. به عنوان تیغه یا مته، می‌توانند تقریباً در هر چیزی بدون شکستن نفوذ کنند. الماس‌ها به شکل پودر، سنگ‌های قیمتی، فلزات و بسیاری از مواد دیگر را صیقل می‌دهند. بنابراین، طبق گفته Live Science، یافتن ماده‌ای سخت‌تر از الماس دشوار است.

ریچارد کانر، شیمیدان مواد در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین، می‌گوید الماس هنوز هم برای اکثر اهداف عملی سخت‌ترین ماده است. راه‌هایی برای سخت‌تر کردن الماس نسبت به الماس‌های استاندارد وجود دارد و از نظر تئوری مواد دیگری می‌توانند سخت‌تر از الماس باشند، اما آنها به شکلی که بتوانید در دست بگیرید یا به طور مشترک استفاده کنید، وجود ندارند.

پاول آسیموف، ژئوشیمیدان موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech)، می‌گوید: «در حالی که افرادی که جواهرات الماس دارند می‌توانند دوام آن را تأیید کنند، مفهوم «سختی» بسیار تخصصی است. این مفهوم اغلب با خواص دیگری مانند سفتی یا دوام اشتباه گرفته می‌شود. این موارد همیشه با سختی فرورفتگی یکسان نیستند. به عنوان مثال، الماس‌ها سختی فرورفتگی بسیار بالایی دارند اما سختی خمشی آنها متوسط ​​است. الماس‌ها به راحتی در امتداد سطوح کریستالی می‌شکنند، به همین دلیل است که جواهرسازان الماس‌های زیبا و تراش‌خورده خلق می‌کنند.»

دانشمندان سختی فرورفتگی را به چند روش مختلف اندازه‌گیری می‌کنند. زمین‌شناسان اغلب به مقیاس مقایسه‌ای موهس تکیه می‌کنند، روشی برای شناسایی مواد معدنی در میدان بر اساس اینکه آیا خراش می‌دهند یا خیر. الماس دارای نمره ۱۰ است که بالاترین نمره در مقیاس موهس است، به این معنی که می‌تواند تقریباً هر چیزی را خراش دهد. در آزمایشگاه، دانشمندان مواد به معیار دقیق‌تری به نام آزمایش سختی ویکرز تکیه می‌کنند که سختی یک ماده را بر اساس نیروی مورد نیاز برای ایجاد فرورفتگی با یک نوک، شبیه به فشار دادن نوک مداد به پاک‌کن، تعیین می‌کند.

الماس از اتم‌های کربن که در یک شبکه مکعبی چیده شده‌اند و توسط پیوندهای شیمیایی کوتاه و قوی به هم متصل شده‌اند، ساخته شده است. این ساختار به آن سختی فرورفتگی مشخصه‌اش را می‌دهد. اکثر مواد سخت‌تر از الماس از تغییرات جزئی در ساختار بلوری الماس معمولی یا با جایگزینی برخی از اتم‌های کربن با بور یا نیتروژن حاصل می‌شوند.

یکی از مدعیان عنوان سخت‌ترین ماده، لونسدالیت است. لونسدالیت مانند الماس از اتم‌های کربن ساخته شده است، اما آنها به جای ساختار مکعبی، در ساختار بلوری شش ضلعی قرار گرفته‌اند. تا همین اواخر، لونسدالیت فقط در مقادیر بسیار کم، عمدتاً درون شهاب‌سنگ‌ها، یافت می‌شد و مشخص نبود که آیا می‌توان آن را به تنهایی به عنوان یک ماده طبقه‌بندی کرد یا اینکه فقط نقصی در ساختار بلوری استاندارد الماس است.

اخیراً، تیمی از دانشمندان کریستال‌های لونسدالیت در اندازه میکرون (یک میکرون معادل ۱/۱۰۰۰ میلی‌متر است) را در شهاب‌سنگ‌ها پیدا کردند. این کریستال‌ها ریز هستند، اما هنوز بزرگتر از کریستال‌های کشف‌شده قبلی هستند. دانشمندان دیگری نیز از رشد لونسدالیت در آزمایشگاه خبر داده‌اند، اگرچه این کریستال‌ها فقط برای کسری از ثانیه وجود دارند. بنابراین، اگرچه لونسدالیت جالب است، اما بعید است که به این زودی‌ها جایگزین الماس در کاربردهایی مانند برش، حفاری یا صیقل‌کاری شود.

تنظیم ساختار نانومقیاس الماس‌ها همچنین می‌تواند موادی ایجاد کند که از الماس‌های معمولی سخت‌تر هستند. ماده‌ای که از بسیاری از بلورهای ریز الماس ساخته شده باشد، از الماس‌های قیمتی سخت‌تر خواهد بود زیرا دانه‌های نانومقیاس به جای اینکه روی یکدیگر بلغزند، در جای خود نگه داشته می‌شوند. الماس‌های «نانو-دوقلو» که در آن‌ها دانه‌ها تصاویر آینه‌ای یکدیگر را تشکیل می‌دهند، دو برابر الماس‌های معمولی در برابر فرورفتگی مقاوم‌تر هستند.

اما اکثر دانشمندان فقط به دنبال مواد فوق سخت برای شکستن رکورد نیستند؛ آنها به دنبال خلق چیزی مفید هستند. آنها ممکن است بخواهند چیزی بسازند که تقریباً به سختی الماس باشد اما ساخت آن در آزمایشگاه ارزان‌تر یا آسان‌تر باشد.

برای مثال، آزمایشگاه کانر چندین فلز فوق سخت تولید می‌کند که می‌توانند به عنوان جایگزین‌های صنعتی برای الماس استفاده شوند. یکی از محصولات موجود در بازار، تنگستن و بور را به همراه مقادیر کمی از فلزات دیگر ترکیب می‌کند. شکل کریستال‌ها به این ماده خواص متفاوتی در جهات مختلف می‌دهد. کانر می‌گوید، وقتی به روش صحیح تراز شوند، می‌توانند الماس را خراش دهند. ساخت این ماده همچنین مقرون به صرفه است زیرا به فشارهای بالای مورد نیاز برای تولید الماس در آزمایشگاه نیاز ندارد.

آن خنگ (طبق گفته Live Science )

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