Melyik anyag keményebb, mint a gyémánt?

Egyes anyagok, mint például a lonsdaleit, keményebbek lehetnek, mint a gyémánt, de nem léteznek nagy mennyiségben, vagy nincsenek széles körben elterjedt felhasználási területeik.

A gyémántok szinte bármit megkarcolhatnak. Fotó: Business Standard

A gyémántokat keménységükért nagyra becsülik. Ékszerként generációkon át kitartanak, és a mindennapi kopás és elhasználódás ellenére is karcmentesek maradnak. Pengeként vagy fúrófejként szinte bármibe behatolhatnak anélkül, hogy eltörnének. Por formájában a gyémántok drágaköveket, fémeket és sok más anyagot políroznak. Így a Live Science szerint nehéz a gyémántoknál keményebb anyagot találni.

Richard Kaner, az Irvine-i Kaliforniai Egyetem anyagkémikusa szerint a gyémánt a legtöbb gyakorlati célból még mindig a legkeményebb anyag. Vannak módszerek arra, hogy a gyémántokat a standard gyémántoknál keményebbé tegyük, és elméletileg más anyagok is keményebbek lehetnek a gyémántnál, de ezek nem léteznek olyan formában, amelyet kézben lehetne tartani vagy általánosan használni.

Bár a gyémántékszereket viselő emberek tanúsíthatják azok tartósságát, a „keménység” fogalma nagyon speciális, mondja Paul Asimow, a Kaliforniai Műszaki Intézet (Caltech) geokémikusa. Gyakran összekeverik más tulajdonságokkal, például a merevséggel vagy a tartóssággal. Ezek nem mindig ugyanazok, mint a benyomódási keménység. A gyémántok például nagyon nagy benyomódási keménységgel rendelkeznek, de csak mérsékelt hajlítási keménységgel. A gyémántok könnyen törnek a kristálylap mentén, így készítenek az ékszerészek gyönyörű, csiszolt gyémántokat.

A tudósok többféleképpen mérik a bemélyedési keménységet. A geológusok gyakran a Mohs-skálát használják az összehasonlító méréshez, amely az ásványok azonosítására szolgál a terepen a karcolódásuk alapján. A gyémánt 10-es, a legmagasabb a Mohs-skálán, ami azt jelenti, hogy szinte bármit megkarcol. A laboratóriumban az anyagtudósok egy pontosabb mérésre, a Vickers-keménységpróbára támaszkodnak, amely az anyag keménységét a bemélyedés heggyel történő létrehozásához szükséges erő alapján határozza meg, hasonlóan ahhoz, mint amikor egy ceruzabélt a radírhoz nyomunk.

A gyémánt köbös rácsban elrendezett szénatomokból áll, amelyeket rövid, erős kémiai kötések kötnek össze. Ez a szerkezet adja jellegzetes bemélyedéses keménységét. A gyémántnál keményebb anyagok többsége a normál gyémánt kristályszerkezetének apró változásaiból, vagy egyes szénatomok bórral vagy nitrogénnel való helyettesítéséből származik.

A legkeményebb anyag cím egyik esélyese a lonsdaleit. A gyémánthoz hasonlóan a lonsdaleit is szénatomokból áll, de ezek hatszögletű kristályszerkezetben helyezkednek el, nem pedig köbösben. A közelmúltig a lonsdaleit csak rendkívül kis mennyiségben volt megtalálható, főként meteoritokban, és nem volt világos, hogy önálló anyagként osztályozható-e, vagy csak a standard gyémánt kristályszerkezetének egy hibájáról van szó.

Nemrégiben egy tudóscsoport mikron méretű (egy mikron a milliméter ezred része) lonsdaleit kristályokat talált meteoritokban. Ezek apró kristályok, de még mindig nagyobbak, mint a korábban felfedezettek. Más tudósok arról számoltak be, hogy laboratóriumban növesztettek lonsdaleitet, bár a kristályok csak a másodperc töredékéig léteznek. Tehát bár a lonsdaleit érdekes, valószínűleg nem fogja a közeljövőben helyettesíteni a gyémántot olyan alkalmazásokban, mint a vágás, fúrás vagy polírozás.

A gyémántok nanoskálájú szerkezetének finomhangolásával olyan anyagok is létrehozhatók, amelyek keményebbek a hagyományos gyémántoknál. Egy sok apró gyémántkristályból álló anyag keményebb lenne, mint a drágakő gyémántok, mivel a nanoskálájú szemcsék a helyükön maradnának, ahelyett, hogy elcsúsznának egymás mellett. A „nano-ikrek” gyémántok, amelyekben a szemcsék egymás tükörképét alkotják, kétszer olyan ellenállóak a benyomódásokkal szemben, mint a hagyományos gyémántok.

De a legtöbb tudós nem csak a rekordok megdöntése érdekében keresi a szuperkemény anyagokat; valami hasznosat szeretnének létrehozni. Talán olyasmit szeretnének létrehozni, ami majdnem olyan kemény, mint a gyémánt, de olcsóbb vagy könnyebben előállítható a laboratóriumban.

Kaner laboratóriuma például számos szuperkemény fémet állít elő, amelyek ipari alternatívaként használhatók a gyémántok helyett. Az egyik kereskedelmi forgalomban kapható termék volfrámot és bórt kombinál, valamint nyomokban más fémeket. A kristályok alakja különböző irányokban eltérő tulajdonságokat kölcsönöz az anyagnak. Ha a megfelelő módon vannak elrendezve, megkarcolhatja a gyémántokat, mondja Kaner. Az anyag előállítása is megfizethető, mivel nem igényel olyan nagy nyomást, mint a gyémántok laboratóriumi előállításához szükséges nyomás.

An Khang (a Live Science szerint)

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