Hvilket materiale er hardere enn diamant?

Noen materialer som lonsdalitt kan være hardere enn diamant, men finnes ikke i store mengder eller har utbredt bruk.

Diamanter kan ripe opp nesten hva som helst. Foto: Business Standard

Diamanter er verdsatt for sin hardhet. Som smykker kan de vare i generasjoner og forbli ripefrie til tross for daglig slitasje. Som kniver eller borekroner kan de trenge gjennom nesten hva som helst uten å knekke. I pulverform polerer diamanter edelstener, metaller og mange andre materialer. Så det er vanskelig å finne et materiale som er hardere enn diamanter, ifølge Live Science .

Diamant er fortsatt det hardeste materialet for de fleste praktiske formål, sier Richard Kaner, en materialkjemiker ved University of California, Irvine. Det finnes måter å gjøre diamanter hardere enn vanlige diamanter, og andre materialer kan teoretisk sett være hardere enn diamant, men de finnes ikke i en form du kan holde i hånden eller bruke til vanlig.

Selv om folk som bruker diamantsmykker kan bekrefte holdbarheten, er konseptet «hardhet» svært spesialisert, sier Paul Asimow, en geokemiker ved California Institute of Technology (Caltech). Det forveksles ofte med andre egenskaper som stivhet eller holdbarhet. Disse er ikke alltid det samme som innrykkshardhet. Diamanter har for eksempel en veldig høy innrykkshardhet, men bare en moderat bøyningshardhet. Diamanter knuses lett langs krystallflater, og det er slik gullsmeder lager vakre, fasetterte diamanter.

Forskere måler innrykkshardhet på noen forskjellige måter. Geologer bruker ofte Mohs-skalaen for sammenligning, en måte å identifisere mineraler i felten basert på om de riper. Diamant er en 10-er, den høyeste på Mohs-skalaen, noe som betyr at den kan ripe nesten hva som helst. I laboratoriet bruker materialforskere et mer presist mål kalt Vickers-hardhetstesten, som bestemmer et materiales hardhet basert på kraften som kreves for å lage en innrykk med en spiss, på samme måte som å presse en blyantstift inn i et viskelær.

Diamant er laget av karbonatomer arrangert i et kubisk gitter, bundet sammen av korte, sterke kjemiske bindinger. Denne strukturen gir den sin karakteristiske inntrykkshardhet. De fleste materialer som er hardere enn diamant, skyldes små endringer i krystallstrukturen til vanlig diamant, eller ved å erstatte noen av karbonatomene med bor eller nitrogen.

En kandidat til tittelen hardeste materiale er lonsdalitt. I likhet med diamant er lonsdalitt laget av karbonatomer, men de er arrangert i en sekskantet krystallstruktur i stedet for en kubisk. Inntil nylig hadde lonsdalitt bare blitt funnet i ekstremt små mengder, hovedsakelig inne i meteoritter, og det var uklart om det kunne klassifiseres som et materiale i seg selv eller om det bare var en defekt i standard diamantkrystallstruktur.

Nylig fant et team av forskere mikronstore (en mikron er 1/1000 av en millimeter) krystaller av lonsdaleitt i meteoritter. Dette er ørsmå krystaller, men fortsatt større enn tidligere oppdaget. Andre forskere har rapportert om dyrking av lonsdaleitt i laboratoriet, selv om krystallene bare eksisterer i en brøkdel av et sekund. Så selv om lonsdaleitt er interessant, er det ikke sannsynlig at det vil erstatte diamant i bruksområder som skjæring, boring eller polering med det første.

Å finjustere nanoskalastrukturen til diamanter kan også skape materialer som er hardere enn vanlige diamanter. Et materiale laget av mange bittesmå diamantkrystaller ville være hardere enn edelstensdiamanter fordi nanoskalakornene ville bli holdt på plass i stedet for å gli forbi hverandre. «Nano-tvilling»-diamanter, der kornene danner speilbilder av hverandre, er dobbelt så inntrykkingsbestandige som vanlige diamanter.

Men de fleste forskere jakter ikke på superharde materialer bare for å slå rekorder; de ønsker å skape noe nyttig. De vil kanskje lage noe som er nesten like hardt som diamant, men som er billigere eller enklere å lage i laboratoriet.

Kaners laboratorium lager for eksempel flere superharde metaller som kan brukes som industrielle alternativer til diamanter. Ett kommersielt tilgjengelig produkt kombinerer wolfram og bor, sammen med spormengder av andre metaller. Krystallenes form gir materialet forskjellige egenskaper i forskjellige retninger. Når det er justert på riktig måte, kan det ripe diamanter, sier Kaner. Materialet er også rimelig å lage fordi det ikke krever det høye trykket som kreves for å produsere diamanter i et laboratorium.

An Khang (ifølge Live Science )

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