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 ריצ'רד קאנר. ישנן דרכים להפוך יהלומים לקשים יותר מיהלומים סטנדרטיים, וחומרים אחרים יכולים תיאורטית להיות קשים יותר מיהלומים, אך הם אינם קיימים בצורות שניתן להחזיק ביד או להשתמש בהן באופן נרחב.

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. לדוגמה, ליהלומים יש קשיות כניסה גבוהה מאוד אך רק קשיות כיפוף בינונית. יהלומים נוטים להישבר בקלות לאורך פני הקריסטל שלהם, וכך יוצרים תכשיטנים יהלומים יפהפיים ומלוטשים.

מדענים מודדים עמידות בפני חריצות בכמה דרכים שונות. גיאולוגים מסתמכים לעתים קרובות על יחידת השוואה הנקראת סולם מוס, 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 חריצות 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 במטאוריטים, ולא היה ברור אם ניתן לסווג אותו כחומר בפני עצמו או שמא מדובר פשוט בפגם במבנה הגבישי הסטנדרטי של יהלום.

לאחרונה, צוות מדענים מצא גבישים של לונסדיליט בגודל מיקרון (1/1,000 מילימטר) במטאוריט. אלו גבישים זעירים, אך הם 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 לייצר חומרים קשים יותר מיהלומים רגילים. חומר העשוי מגבישי יהלומים זעירים רבים יהיה קשה יותר מיהלומי אבן חן מכיוון שהגרגירים הננומטריים מוחזקים יחד במקום להחליק זה על פני זה. יהלומי "ננו-טווין", שבהם הגרגירים יוצרים תמונות מראה זה של זה, עמידים בפני חריצות פי שניים מיהלומים רגילים.

רוב המדענים, לעומת זאת, אינם מחפשים חומרים סופר-קשים רק כדי לשבור שיאים; במקום זאת, הם מחפשים ליצור משהו שימושי. ייתכן שהם ירצו ליצור משהו שכמעט קשה כמו יהלום אבל זול יותר 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 יהלום, אומר קאנר. החומר גם זול לייצור משום שהוא אינו דורש את תנאי הלחץ הגבוה הנדרשים לייצור יהלומים במעבדה.

אן חאנג (על פי Live Science )

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