Ce material este mai dur decât diamantul?

Unele materiale, cum ar fi lonsdaleitul, pot fi mai dure decât diamantul, dar nu există în cantități mari și nu au utilizări pe scară largă.

Diamantele pot zgâria aproape orice. Foto: Business Standard

Diamantele sunt apreciate pentru duritatea lor. Ca bijuterii, pot rezista generații întregi și pot rămâne fără zgârieturi în ciuda uzurii zilnice. Ca lame sau burghie, pot penetra aproape orice fără a se rupe. Sub formă de pulbere, diamantele lustruiesc pietrele prețioase, metalele și multe alte materiale. Așadar, găsirea unui material mai dur decât diamantele este dificilă, potrivit Live Science .

Diamantul este încă cel mai dur material în majoritatea scopurilor practice, spune Richard Kaner, chimist al materialelor la Universitatea din California, Irvine. Există modalități de a face diamantele mai dure decât diamantele standard, iar alte materiale ar putea fi teoretic mai dure decât diamantul, dar acestea nu există într-o formă pe care să o poți ține în mână sau să o folosești în comun.

Deși persoanele care poartă bijuterii cu diamante pot atesta durabilitatea acestora, conceptul de „duritate” este foarte specializat, spune Paul Asimow, geochimist la Institutul de Tehnologie din California (Caltech). Este adesea confundat cu alte proprietăți precum rigiditatea sau durabilitatea. Acestea nu sunt întotdeauna același lucru cu duritatea la indentare. Diamantele, de exemplu, au o duritate la indentare foarte mare, dar doar o duritate moderată la încovoiere. Diamantele se rup ușor de-a lungul fețelor cristalului, acesta fiind modul în care bijutierii creează diamante frumoase, fațetate.

Oamenii de știință măsoară duritatea la indentație în câteva moduri diferite. Geologii se bazează adesea pe scara de comparație Mohs, o modalitate de a identifica mineralele pe teren în funcție de zgârieturile pe care le au. Diamantul are nota 10, cea mai mare pe scara Mohs, ceea ce înseamnă că poate zgâria aproape orice. În laborator, oamenii de știință specializați în materiale se bazează pe o măsură mai precisă numită testul de duritate Vickers, care determină duritatea unui material pe baza forței necesare pentru a face o indentație cu un vârf, similar cu apăsarea unei mine de creion într-o radieră.

Diamantul este alcătuit din atomi de carbon aranjați într-o rețea cubică, legați între ei prin legături chimice scurte și puternice. Această structură îi conferă duritatea caracteristică la indentare. Majoritatea materialelor mai dure decât diamantul rezultă din mici modificări ale structurii cristaline a diamantului normal sau prin înlocuirea unora dintre atomii de carbon cu bor sau azot.

Un candidat la titlul de cel mai dur material este lonsdaleitul. La fel ca diamantul, lonsdaleitul este alcătuit din atomi de carbon, dar aceștia sunt aranjați într-o structură cristalină hexagonală în loc de una cubică. Până de curând, lonsdaleitul fusese găsit doar în cantități extrem de mici, mai ales în interiorul meteoriților, și nu era clar dacă putea fi clasificat drept material în sine sau dacă era doar un defect al structurii cristaline standard a diamantului.

Recent, o echipă de oameni de știință a descoperit cristale de lonsdaleit de dimensiuni micronice (un micron este 1/1000 dintr-un milimetru) în meteoriți. Acestea sunt cristale minuscule, dar totuși mai mari decât cele descoperite anterior. Alți oameni de știință au raportat creșterea lonsdaleitului în laborator, deși cristalele există doar pentru o fracțiune de secundă. Așadar, deși lonsdaleitul este interesant, este puțin probabil să înlocuiască diamantul în aplicații precum tăierea, găurirea sau lustruirea în curând.

Reglarea structurii nanoscalare a diamantelor poate crea, de asemenea, materiale mai dure decât diamantele obișnuite. Un material realizat din mai multe cristale minuscule de diamant ar fi mai dur decât diamantele prețioase, deoarece granulele nanoscalare ar fi ținute la locul lor, în loc să alunece unele peste altele. Diamantele „nano-gemeni”, în care granulele formează imagini în oglindă unele cu altele, sunt de două ori mai rezistente la indentare decât diamantele obișnuite.

Însă majoritatea oamenilor de știință nu caută materiale superdure doar în scopul de a doborî recorduri; ei caută să creeze ceva util. Ar putea dori să creeze ceva aproape la fel de dur ca diamantul, dar mai ieftin sau mai ușor de realizat în laborator.

Laboratorul lui Kaner, de exemplu, creează mai multe metale superdure care ar putea fi utilizate ca alternative industriale la diamante. Un produs disponibil comercial combină tungsten și bor, împreună cu urme de alte metale. Forma cristalelor conferă materialului proprietăți diferite în direcții diferite. Atunci când este aliniat corect, poate zgâria diamantele, spune Kaner. Materialul este, de asemenea, accesibil ca preț, deoarece nu necesită presiunile mari necesare pentru a produce diamante într-un laborator.

An Khang (conform Live Science )

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