Vissa material, såsom lonsdaleit, kan vara hårdare än diamant men existerar inte i stora mängder eller är inte allmänt tillgängliga.
Diamanter kan repa nästan vad som helst. Foto: Business Standard
Diamanter är högt värderade på grund av sin hårdhet. Som smycken kan de hålla i generationer och förbli repfria trots dagligt slitage. Som blad eller borr kan de penetrera nästan vad som helst utan att förstöras. I pulverform används diamanter för att polera ädelstenar, metaller och många andra material. Därför är det extremt svårt att hitta ett material som är hårdare än diamant, enligt Live Science .
Enligt Richard Kaner, materialkemist vid Richard Kaner University, är diamant fortfarande det hårdaste materialet för de flesta praktiska ändamål. Det finns sätt att skapa diamanter hårdare än vanliga diamanter, och teoretiskt sett skulle andra material kunna vara hårdare än diamant, men de existerar inte i en form som kan hållas i handen eller användas i stor utsträckning.
Medan personer som bär diamantsmycken kan intyga dess hållbarhet, är begreppet "hårdhet" mycket specialiserat, enligt Paul Asimow, geokemist vid California Institute of Technology (Caltech). Det förväxlas ofta med andra egenskaper som styvhet eller styrka. Dessa är inte alltid synonyma med hårdhet. Till exempel kan en diamant ha mycket hög hårdhet men bara genomsnittlig styvhet. Diamanter spricker lätt längs kristallfasetterna, vilket är så juvelerare kan skapa de vackra, mångfacetterade diamanterna.
Forskare mäter indentationshårdhet på flera olika sätt. Geologer förlitar sig ofta på Mohs hårdhetsskala, ett sätt att bestämma hårdheten hos mineraler i fält baserat på om de kan repa eller inte. Diamant är på nivå 10, den högsta nivån på Mohs hårdhetsskala, vilket innebär att den kan repa nästan vad som helst. I laboratoriet förlitar sig materialforskare på en mer exakt mätning som kallas Vickers hårdhetstest, som bestämmer hårdheten hos ett material baserat på den kraft som krävs för att orsaka en indentation med ett vasst föremål, ungefär som att trycka en blyertspenna mot ett suddgummi.
Diamanter består av kolatomer arrangerade i ett kubiskt gitter, sammanlänkade av starka, korta kemiska bindningar. Denna struktur ger den dess karakteristiska hårdhet och motståndskraft mot indentation. De flesta material som är hårdare än diamant är ett resultat av mindre förändringar i kristallstrukturen hos vanlig diamant, eller genom att vissa kolatomer ersätts med bor eller kväve.
En utmanare till titeln hårdare än diamant är lonsdaleit. I likhet med diamant består lonsdaleit av kolatomer, men de är arrangerade i en hexagonal kristallstruktur istället för en kubisk. Fram tills nyligen hittades lonsdaleit i extremt små mängder, mestadels i meteoriter, och forskare var osäkra på om det kunde klassificeras som ett separat material eller helt enkelt en defekt i den vanliga diamantkristallstrukturen.
Nyligen hittade en grupp forskare lonsdaleitkristaller i mikronstorlek (en mikron motsvarar 1/1 000 mm) i en meteorit. Dessa är små kristaller, men ändå större än tidigare upptäckta. Andra forskare har rapporterat att de skapat lonsdaleit i labbet, även om dessa kristaller bara existerar i en bråkdels sekund. Därför, även om lonsdaleit är fascinerande, är det osannolikt att den kommer att ersätta diamanter i tillämpningar som slipning, borrning eller polering inom en snar framtid.
Att justera nanostrukturen hos diamanter kan också skapa material hårdare än vanliga diamanter. Ett material som består av många små diamantkristaller kommer att vara hårdare än diamanter som används i ädelstenar eftersom nanoskaliga partiklar är fixerade på plats istället för att glida förbi varandra. "Nanoparade" diamanter, där partiklarna bildar en spegelbild av varandra, har dubbelt så hög intryckningshårdhet som vanliga diamanter.
De flesta forskare söker dock inte efter superhårda material bara för att slå rekord; istället strävar de efter att skapa något användbart. De kanske vill skapa något nästan lika hårt som diamant men billigare eller enklare att producera i labbet.
Kaners laboratorium producerar till exempel flera superhårda metaller som kan användas i industriella tillämpningar som ersättning för diamanter. En kommersiellt tillgänglig produkt kombinerar volfram och bor, tillsammans med mycket små mängder av andra metaller. Kristallens form ger materialet olika egenskaper i olika riktningar. När den är korrekt justerad kan den repa diamanter, enligt Kaner. Detta material är också överkomligt att tillverka eftersom det inte kräver de högtrycksförhållanden som krävs för att producera diamanter i labbet.
An Khang (enligt Live Science )
[annons_2]
Källänk
Kommentar (0)