Научно-образовательный портал

Знaчeниe твeрдoсти пo Виккeрсу у мягкoй стaли сoстaвляeт oкoлo 9 ГПa, a у aлмaзa — 70—100 ГПa. Или «бриллиaнт», нo этo тoт жe aлмaз, тoлькo oгрaнeнный. Нeсмoтря нa свoю уникaльную привлeкaтeльнoсть, aлмaз — этo прoстo особая форма, или «аллотроп», углерода. Их можно произвести путем подачи высокого давления и температуры к графиту, чтобы заставить его структуру перестроиться в тетраэдрический алмаз, но это дорого и долго. При нагревании алмаза в воздухе свыше 800 градусов по Цельсию его химические свойства меняются, что влияет на его силу и позволяет реагировать с железом, делая его непригодным для обработки стали. Его гексагональная форма (w-BN) изначально заявлялась еще более твердой, но эти результаты были основаны на теоретическом моделировании, которое прогнозировало на 18% выше твердости, чем у алмаза. Соотношение между площадью испытуемой поверхности и приложенной силой производит значение твердости. Насколько твердый? Испытание на твердость по Виккерсу задействует пирамиду с квадратной основой с алмазным навершием, чтобы сделать выбоину. Чем меньше размер зерна, тем больше у него граней и тем тверже материал. Ограничения в использовании алмазов привели к растущему вниманию в разработке новых, химически стабильных, сверхпрочных материалов на замену. Недавние исследования искусственного алмаза показали, что его твердость по Виккерсу может подниматься до 200 ГПа. В семействе углерода есть несколько аллотропов, включая углеродные нанотрубки, алмаз и графит. Твердость алмаза делает его невероятным режущим материалом — и красивым — и обеспечивает ему высокий спрос тысячи лет. Проблема алмаза в том, что хотя он и является очень твердым, он также на удивление нестабилен. Именно это простое, но плотное расположение атомов делает алмаз одним из твердейших веществ на Земле. Ученым удалось изобрести несколько потенциальных конкурентов алмазу. Лучшие износостойкие покрытия позволят промышленным инструментам работать дольше от замены до замены частей и снизят зависимость от потенциально опасных для окружающей среды хладагентов. Современные ученые десятками лет искали более дешевые, более твердые и практичные альтернативы, и каждые несколько лет в новости просачивается новый «прочнейший в мире материал». Они намного меньше, чем крупные монокристаллы большинства природных алмазов, используемых для создания ювелирных изделий. Q-углерод также обладает необычными магнитными свойствами и светится под действием света. Другой способ заключается в эффективном выстраивании алмаза из атомов углерода, извлеченных из нагретых углеводородных газов, но типы материалов, которые можно использовать в качестве подложки, ограничены. В случае с минералами устойчивость к царапинам является мерой твердости по отношению к другим минералам. Но так ли легко обойти алмаз по всем этим параметрам? Искусственный алмаз
Искусственные алмазы производятся с 1950-х годов и часто заявляются тверже природных алмазов из-за другой кристаллической структуры. Нитрид бора
Синтетический материал нитрид бора, впервые созданный в 1957 году, похож на уголь тем, что имеет несколько аллотропов. И все же, его основным назначением было использование в качестве промежуточного шага в производстве крошечных искусственных алмазных частиц при комнатной температуре и давлении. Q-углерод
Совсем недавно ученые из Университета штата Северная Каролина создали, как они описали, новую форму углерода, отличную от других аллотропов, и сообщили, что она тверже алмаза. К сожалению, w-BN в природе редко встречается и его трудно произвести в достаточных количествах, чтобы провести эксперимент с надежными результатами. Эта новая форма была создана в процессе нагревания некристаллического углерода высокомощным быстрым лазерным импульсом до 3700 градусов с последующим быстрым охлаждением или «закалкой» его — отсюда Q, от «quenching» — с образованием алмазов микронных размеров. Эти наноалмазы слишком малы для ювелирного дела, но идеально выступают в качестве дешевого материала для покрытия режущих и полирующих инструментов. Название алмаза происходит от греческого слова «адамас», что означает «нерушимый» или «непобедимый», поэтому вы наверняка встречали и слово «адамант».