Όταν σκέφτεστε τα διαμάντια, πιθανότατα τα σκέφτεστε ως την πιο σκληρή ουσία στον πλανήτη, και από πολλές απόψεις αυτό ισχύει. Ωστόσο, το να είναι δύσκολο να γρατσουνιστούν δεν είναι το ίδιο με το να είναι δύσκολο να σπάσουν, και τα διαμάντια είναι αρκετά εύθραυστα. Τώρα, επιστήμονες στην Κίνα λένε (μέσω του Nature), σύμφωνα με την ιστοσελίδα bgr.com,ότι έχουν κατασκευάσει ένα σύνθετο διαμάντι που είναι περίπου πέντε φορές πιο σκληρό από το μονοκρυσταλλικό διαμάντι, και το κατάφεραν προσθέτοντας νανοσωλήνες άνθρακα στο διαμάντι.
Το νέο διαμάντι κατασκευάστηκε από ερευνητές του Ινστιτούτου Φυσικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και του Πανεπιστημίου Beihang, ενώ σε αυτό εργάστηκαν και μερικά άλλα πανεπιστήμια και εργαστήρια στην Κίνα. Η εργασία δημοσιεύτηκε στο Nature Synthesis τον Ιούλιο και η ομάδα αναφέρει ότι το νέο διαμάντι είναι εξίσου σκληρό με ένα κανονικό διαμάντι, ακόμη και με όλη αυτή την πρόσθετη σκληρότητα. Αλλά είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η σκληρότερη κατασκευή του διαμαντιού χωρίς να χάσει τη σκληρότητά του αποτελεί μεγάλο πρόβλημα για τους επιστήμονες, καθώς οι περισσότερες προηγούμενες προσπάθειες επικεντρώνονταν στην αλλαγή της δομής μέσα στο ίδιο το διαμάντι.
Η Κίνα δημιούργησε επίσης ένα τεχνητό διαμάντι που είναι πιο σκληρό από τις φυσικές εναλλακτικές λύσεις. Οι ερευνητές το πέτυχαν αυτό δημιουργώντας μια εντελώς νέα μορφή διαμαντιού από γραφίτη. Αυτή η νέα μελέτη, ωστόσο, λαμβάνει σκόνη διαμαντιού και στη συνέχεια την ενισχύει με νανοσωλήνες άνθρακα, αντί να προσπαθεί να δημιουργήσει ένα ολοκαίνουργιο είδος διαμαντιού.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα το καθιστούν πιο ανθεκτικό από το βολφράμιο
Για να κατασκευάσει το σύνθετο διαμαντιού, η ομάδα γέμισε τα κενά μεταξύ των κόκκων του διαμαντιού με νανοσωλήνες άνθρακα με πολλαπλά τοιχώματα. Κάθε νανοσωλήνας άνθρακα έχει πλάτος μόνο περίπου το 1/10.000 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας. Στη συνέχεια, το μείγμα θερμάνθηκε στους 2.000 βαθμούς Κελσίου και τέθηκε υπό πίεση 15 GPa. Αυτή η θέρμανση και η επακόλουθη πίεση προκάλεσαν τον δεσμό των νανοσωλήνων άνθρακα με τους κόκκους του διαμαντιού σε ατομικό επίπεδο, προκαλώντας τον σχηματισμό ενός τρισδιάστατου δικτύου από τους νανοσωλήνες που διατρέχει όλο το σύνθετο διαμαντιού.
Στη συνέχεια, δοκίμασαν το σύνθετο υλικό και διαπίστωσαν ότι είχε σκληρότητα περίπου 91,6 GPa, κατατάσσοντάς το στο ίδιο εύρος με ένα μονοκρυσταλλικό διαμάντι. Το σύνθετο υλικό είχε επίσης μέση αντοχή σε θραύση 31,9 MPa·m½, και εκεί ακριβώς έρχονται στο προσκήνιο οι νανοσωλήνες άνθρακα. Εάν σχηματιστεί ρωγμή, οι νανοσωλήνες την ωθούν προς διαφορετική κατεύθυνση και συγκρατούν τις δύο πλευρές της ενωμένες. Αυτό αφαιρεί μεγάλο μέρος της ενέργειας από τη ρωγμή, καθιστώντας πιο δύσκολο το σπάσιμο του διαμαντιού. Το σύνθετο υλικό διαμαντιού φέρεται να είναι ακόμη πιο ανθεκτικό από τα κράματα βολφραμίου, καθώς ένα κράμα βολφραμίου που δοκίμασε η ομάδα έφτασε μόνο τα 25,6 MPa·m½, σε σύγκριση με τον μέσο όρο των 31,9 για το σύνθετο υλικό.
Το βολφράμιο χρησιμοποιείται σε ορισμένα απαιτητικά μέρη, συμπεριλαμβανομένων των αντιδραστήρων σύντηξης. Το μεγαλύτερο ανθρώπινο έργο που έχει κατασκευαστεί ποτέ εισήλθε στην τελική φάση του αντιδραστήρα πέρυσι. Γνωστό ως ITER, το έργο επέλεξε βολφράμιο για τον εκτροπέα του επειδή έχει το υψηλότερο σημείο τήξης από οποιοδήποτε μέταλλο. Όσον αφορά τη χρήση του σύνθετου διαμαντιού, η ομάδα έχει αναφέρει μέχρι στιγμής μόνο υπερσκληρά εργαλεία επόμενης γενιάς και υλικά ανθεκτικά στις κρούσεις.
Το πιο σκληρό φυσικό υλικό στη Γη
Το διαμάντι θεωρείται εδώ και καιρό το πιο σκληρό φυσικό υλικό στη Γη και έχει βαθμολογηθεί με 10 στην κλίμακα Mohs, η οποία είναι η υψηλότερη δυνατή βαθμολογία. Η κλίμακα Mohs μετρά μόνο την αντοχή στις γρατσουνιές και το διαμάντι έχει επίσης τέλεια διάσπαση σε τέσσερις κατευθύνσεις. Ωστόσο, αυτά τα επίπεδα διάσπασης λειτουργούν ως αδύνατα σημεία στη δομή ενός διαμαντιού. Εάν ένα διαμάντι υποστεί χτύπημα κατά μήκος ενός από αυτά, τότε μπορεί ακόμη και να διασπαστεί. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα χαλύβδινο σφυρί που δεν μπορεί να γρατσουνίσει ένα διαμάντι είναι ακόμα σε θέση να το θρυμματίσει εντελώς αν χτυπήσετε το διαμάντι αρκετά δυνατά.
Είναι, λοιπόν, το διαμάντι το πιο σκληρό υλικό που είναι γνωστό στους ανθρώπους; Εξαρτάται από το πώς το βλέπει κανείς. Το εξαγωνικό διαμάντι που δημιούργησε η Κίνα είναι ελαφρώς πιο σκληρό από το κανονικό κυβικό διαμάντι, επομένως, τεχνικά, το κανονικό διαμάντι δεν είναι πλέον το πιο σκληρό υλικό. Ωστόσο, η διαφορά μεταξύ των δύο είναι πολύ μικρή και θα μπορούσατε ακόμα να υποστηρίξετε ότι το διαμάντι είναι το πιο σκληρό υλικό. Όλα εξαρτώνται από το είδος του διαμαντιού για το οποίο μιλάτε.
