Quale materiale è più duro del diamante?

Alcuni materiali, come la lonsdaleite, possono essere più duri del diamante, ma non esistono in grandi quantità o non sono ampiamente disponibili.

I diamanti possono graffiare quasi qualsiasi cosa. Foto: Business Standard

I diamanti sono molto apprezzati per la loro durezza. Come gioielli, possono durare per generazioni e rimanere intatti nonostante l'usura quotidiana. Come lame o punte da trapano, possono penetrare quasi qualsiasi materiale senza rompersi. In polvere, i diamanti vengono utilizzati per lucidare pietre preziose, metalli e molti altri materiali. Pertanto, trovare un materiale più duro del diamante è estremamente difficile, secondo Live Science .

Secondo Richard Kaner, chimico dei materiali presso la Richard Kaner University, il diamante rimane il materiale più duro per la maggior parte degli scopi pratici. Esistono metodi per creare diamanti più duri di quelli standard e, teoricamente, altri materiali potrebbero essere più duri del diamante, ma non esistono in una forma che possa essere tenuta in mano o utilizzata su larga scala.

Sebbene chi indossa gioielli con diamanti possa testimoniarne la durabilità, il concetto di "durezza" è altamente specialistico, secondo Paul Asimow, geochimico del California Institute of Technology (Caltech). Viene spesso confuso con altre caratteristiche come la rigidità o la resistenza. Queste non sono sempre sinonimi di durezza. Ad esempio, un diamante può avere una durezza molto elevata ma una rigidità solo media. I diamanti si fratturano facilmente lungo le sfaccettature del cristallo, ed è così che i gioiellieri possono creare i bellissimi diamanti sfaccettati.

Gli scienziati misurano la durezza per indentazione in diversi modi. I geologi spesso si affidano alla scala di Mohs, un metodo per determinare la durezza dei minerali sul campo in base alla loro capacità di graffiare o meno. Il diamante si trova al livello 10, il livello più alto della scala di Mohs, il che significa che può graffiare quasi qualsiasi cosa. In laboratorio, gli scienziati dei materiali si affidano a una misurazione più precisa chiamata test di durezza Vickers, che determina la durezza di un materiale in base alla forza necessaria per provocare un'indentazione con un oggetto appuntito, simile alla pressione della mina di una matita su una gomma.

I diamanti sono composti da atomi di carbonio disposti in un reticolo cubico, uniti tra loro da legami chimici forti e corti. Questa struttura conferisce loro la caratteristica durezza e resistenza alla penetrazione. La maggior parte dei materiali più duri del diamante deriva da piccole modifiche alla struttura cristallina del diamante comune, oppure dalla sostituzione di alcuni atomi di carbonio con boro o azoto.

Uno dei candidati al titolo di materiale più duro del diamante è la lonsdaleite. Simile al diamante, la lonsdaleite è composta da atomi di carbonio, ma disposti in una struttura cristallina esagonale anziché cubica. Fino a poco tempo fa, la lonsdaleite veniva rinvenuta in quantità estremamente ridotte, principalmente all'interno di meteoriti, e i ricercatori non erano certi se potesse essere classificata come un materiale a sé stante o semplicemente come un difetto nella struttura cristallina standard del diamante.

Di recente, un gruppo di scienziati ha scoperto cristalli di lonsdaleite di dimensioni micrometriche (un micron equivale a 1/1.000 di millimetro) in un meteorite. Si tratta di cristalli minuscoli, ma comunque più grandi di quelli scoperti in precedenza. Altri scienziati hanno riferito di essere riusciti a creare la lonsdaleite in laboratorio, sebbene questi cristalli esistano solo per una frazione di secondo. Pertanto, per quanto affascinante, è improbabile che la lonsdaleite possa sostituire i diamanti in applicazioni come il taglio, la foratura o la lucidatura nel prossimo futuro.

Modificando la struttura su scala nanometrica dei diamanti è possibile creare materiali più duri dei diamanti tradizionali. Un materiale composto da molti minuscoli cristalli di diamante sarà più duro dei diamanti utilizzati nelle pietre preziose, perché le particelle su scala nanometrica sono fisse in posizione anziché scorrere l'una sull'altra. I diamanti "nano-accoppiati", in cui le particelle formano un'immagine speculare l'una dell'altra, hanno una durezza per indentazione doppia rispetto ai diamanti tradizionali.

Tuttavia, la maggior parte degli scienziati non si dedica alla ricerca di materiali superduri solo per stabilire record; piuttosto, cerca di creare qualcosa di utile. Potrebbero voler creare un materiale quasi duro come il diamante, ma più economico o più facile da produrre in laboratorio.

Ad esempio, il laboratorio di Kaner produce diversi metalli superduri che possono essere utilizzati in applicazioni industriali come sostituti dei diamanti. Un prodotto disponibile in commercio combina tungsteno e boro, insieme a piccolissime quantità di altri metalli. La forma del cristallo conferisce al materiale caratteristiche diverse a seconda della direzione. Se allineato correttamente, può graffiare i diamanti, secondo Kaner. Questo materiale è anche economico da produrre perché non richiede le condizioni di alta pressione necessarie per produrre diamanti in laboratorio.

An Khang (secondo Live Science )

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