איזה חומר קשה יותר מיהלום?

חומרים מסוימים כמו לונסדייט עשויים להיות קשים יותר מיהלום אך אינם קיימים בכמויות גדולות או שיש להם שימושים נרחבים.

יהלומים יכולים לשרוט כמעט כל דבר. צילום: Business Standard

יהלומים מוערכים בשל קשיותם. כתכשיטים, הם יכולים להחזיק מעמד במשך דורות ולהישאר ללא שריטות למרות בלאי יומיומי. כלהבים או מקדחים, הם יכולים לחדור כמעט כל דבר מבלי להישבר. בצורת אבקה, יהלומים מלטשים אבני חן, מתכות וחומרים רבים אחרים. לכן, על פי Live Science , קשה למצוא חומר קשה יותר מיהלומים.

יהלום הוא עדיין החומר הקשה ביותר לרוב המטרות המעשיות, אומר ריצ'רד קאנר, כימאי חומרים באוניברסיטת קליפורניה, אירווין. ישנן דרכים להפוך יהלומים לקשים יותר מיהלומים סטנדרטיים, וחומרים אחרים יכולים תיאורטית להיות קשים יותר מיהלום, אך הם אינם קיימים בצורה שניתן להחזיק ביד או להשתמש בה במשותף.

בעוד שאנשים העונדים תכשיטי יהלומים יכולים להעיד על עמידותם, המושג "קשיות" הוא ייחודי מאוד, אומר פול אסימוב, גיאוכימאי במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). לעתים קרובות מבלבלים אותו עם תכונות אחרות כמו נוקשות או עמידות. אלה לא תמיד זהות לקשיות כניסה. ליהלומים, למשל, יש קשיות כניסה גבוהה מאוד אך רק קשיות כיפוף בינונית. יהלומים נשברים בקלות לאורך פני הגביש, וכך יוצרים תכשיטנים יהלומים יפהפיים ומשובצים.

מדענים מודדים את קשיות השקע בכמה דרכים שונות. גיאולוגים מסתמכים לעתים קרובות על סולם מוס להשוואה, דרך לזהות מינרלים בשטח על סמך האם הם נשרטים. יהלום הוא 10, הגבוה ביותר בסולם מוס, כלומר הוא יכול לשרוט כמעט כל דבר. במעבדה, מדעני חומרים מסתמכים על מדד מדויק יותר הנקרא מבחן קשיות ויקרס, הקובע את קשיות החומר על סמך הכוח הנדרש ליצירת שקע בעזרת חוד, בדומה ללחיצת עיפרון לתוך מחק.

יהלום עשוי מאטומי פחמן המסודרים בסריג קובי, המחוברים יחד על ידי קשרים כימיים קצרים וחזקים. מבנה זה מעניק לו את קשיות הכניסה האופיינית לו. רוב החומרים הקשים יותר מיהלום נובעים משינויים קלים במבנה הגבישי של יהלום רגיל, או מהחלפת חלק מאטומי הפחמן בבורון או חנקן.

אחד המתמודדים על התואר החומר הקשה ביותר הוא לונסדיליט. כמו יהלום, לונסדיליט עשוי מאטומי פחמן, אך הם מסודרים במבנה גבישי משושה במקום במבנה קובי. עד לאחרונה, לונסדיליט נמצא רק בכמויות קטנות ביותר, בעיקר בתוך מטאוריטים, ולא היה ברור אם ניתן לסווג אותו כחומר בפני עצמו או שמא מדובר רק בפגם במבנה הגבישי הסטנדרטי של יהלום.

לאחרונה, צוות מדענים מצא גבישים של לונסדיליט בגודל מיקרון (מיקרון הוא אלפית המילימטר) במטאוריטים. אלו גבישים זעירים, אך עדיין גדולים יותר ממה שהתגלה בעבר. מדענים אחרים דיווחו על גידול לונסדיליט במעבדה, אם כי הגבישים קיימים רק שבריר שנייה. לכן, בעוד שלונסדיליט מעניין, לא סביר שהוא יחליף את היהלום ביישומים כמו חיתוך, קידוח או ליטוש בקרוב.

כוונון המבנה הננומטרי של יהלומים יכול גם ליצור חומרים קשים יותר מיהלומים רגילים. חומר העשוי מגבישי יהלומים זעירים רבים יהיה קשה יותר מיהלומי אבן חן מכיוון שהגרגירים הננומטריים יישמרו במקומם במקום להחליק זה על פני זה. יהלומי "ננו-תאומים", שבהם הגרגירים יוצרים תמונות מראה זה של זה, עמידים בפני חריצים פי שניים מיהלומים רגילים.

אבל רוב המדענים לא מחפשים חומרים סופר-קשים רק למען מטרת שיאים; הם מחפשים ליצור משהו שימושי. ייתכן שהם ירצו ליצור משהו שכמעט קשה כמו יהלום אבל זול או קל יותר לייצור במעבדה.

המעבדה של קאנר, לדוגמה, מייצרת מספר מתכות קשות במיוחד שניתן להשתמש בהן כחלופות תעשייתיות ליהלומים. מוצר אחד הזמין מסחרית משלב טונגסטן ובורון, יחד עם כמויות זעירות של מתכות אחרות. צורת הגבישים מעניקה לחומר תכונות שונות בכיוונים שונים. כאשר הוא מיושר בצורה הנכונה, הוא יכול לשרוט יהלומים, אומר קאנר. החומר גם זול לייצור משום שהוא אינו דורש את הלחצים הגבוהים הנדרשים לייצור יהלומים במעבדה.

אן חאנג (על פי Live Science )

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