幾個(gè)世紀(jì)以來,鉆石是堅(jiān)硬材料的縮影,也是其定義。現(xiàn)在,可以說他們已經(jīng)超越了,但故事并不簡(jiǎn)單。

1812年,弗里德里希·莫赫希望創(chuàng)造一種物質(zhì)硬度的尺度。衛(wèi)生部缺乏一種測(cè)量物質(zhì)在壓力下變形程度的方法,所以他用滑石作為出發(fā)點(diǎn),把它定義為一個(gè)。他把鉆石,他知道的最堅(jiān)硬的礦物質(zhì),放在10歲時(shí),把其他一切都留給兩者中間的中間人。硬度是根據(jù)一種材料在另一種材料上產(chǎn)生可見的劃痕的能力來評(píng)估的,例如,如果一個(gè)材料聲稱存在,那就是著名的(但不可靠的)測(cè)試。 生石 是真的看它能不能劃破玻璃。

衛(wèi)生部的尺度有它的問題,包括他分配給中間物質(zhì)的值不是線性的。盡管如此,它今天仍然用于某些目的。野外地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)在沒有測(cè)試設(shè)備的情況下識(shí)別未知巖石是有用的。

由于MOHS尺度的弱點(diǎn),采用了其他的硬度測(cè)量方法,其數(shù)值更加嚴(yán)格。例如,維克斯硬度尺度測(cè)量的負(fù)載物質(zhì)可以抵抗不變形。

然而,最初,不論所使用的規(guī)模如何,鉆石仍然是最堅(jiān)硬的物質(zhì)。實(shí)際上,維克斯測(cè)試是通過對(duì)被測(cè)試的物質(zhì)施加巨大的力量來進(jìn)行的。四種碳鍵,不受其他寶石雜質(zhì)的影響,很難被擊敗,人們普遍認(rèn)為沒有什么比這更難的了。

然而,即使這一點(diǎn)也被認(rèn)為過于簡(jiǎn)單化,因?yàn)殂@石的種類不同,有些比另一些更難。最堅(jiān)硬的鉆石,被歸類為國(guó)際鉆石分類,幾乎沒有雜質(zhì)。雖然國(guó)際鉆石協(xié)定鉆石只占天然鉆石的1-2%,但它們包括了世界上許多最著名的鉆石。大多數(shù)被設(shè)計(jì)成盡可能堅(jiān)硬的人造鉆石都是國(guó)際投資協(xié)定類型。

人類很少能如此輕易地滿足, Wurtz石氮化硼晶體 火山中產(chǎn)生的微小顆粒表明,它有可能超過鉆石的硬度。模擬并不總是與現(xiàn)實(shí)相匹配,而自然的WNN片段太小,無法直接測(cè)試。

關(guān)于元素周期表上碳的任何一邊的原子組合是否真的能超越原來的問題,爭(zhēng)論仍在繼續(xù)。當(dāng)化學(xué)家在2009年能夠生產(chǎn)大量的WNN時(shí),他們發(fā)現(xiàn)了它。 不如鉆石堅(jiān)硬 在維克斯尺度上,但是 不是每個(gè)人都同意 .

另一種被認(rèn)為比鉆石更堅(jiān)硬的天然物質(zhì)是長(zhǎng)石,但這也值得討論。像鉆石一樣,長(zhǎng)石是用碳制成的,但以六角形而不是立方形排列。蜜蜂用六角形建造蜂巢是有原因的--這是一個(gè)非常堅(jiān)固的形狀--理論上,長(zhǎng)晶石比鉆石堅(jiān)硬58%。

然而,只有當(dāng)小行星撞擊地球時(shí),長(zhǎng)石才會(huì)自然形成。小行星中的碳被壓縮成長(zhǎng)石,但它從來都不是完全純的,其他元素的痕跡會(huì)削弱這種產(chǎn)物。因此,盡管理論上可能有一些天然的長(zhǎng)石,比鉆石更堅(jiān)硬,但沒有人發(fā)現(xiàn)它。

到了實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候了,2004年,該實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)了 石墨烯 .(石墨烯實(shí)際上是更早生產(chǎn)的,但科學(xué)家們沒有意識(shí)到它們的存在)。石墨烯類似于長(zhǎng)石,它是由碳制成的六角形結(jié)構(gòu),但人工石墨烯可以避免純度問題。然而,它以單層原子的形式存在。

石墨烯就是這樣 神奇材料 --它的發(fā)明者因其發(fā)現(xiàn)而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)--它的硬度幾乎沒有被提到。不過,理論上 比鉆石堅(jiān)硬 .另一方面,有一個(gè)合理的問題,硬度對(duì)于什么是有效的二維材料意味著什么。

還有人對(duì)其他幾種合成材料提出索賠,例如: 代內(nèi)馬 和 白紙 是由碳納米管形成的。不幸的是,這些都以如此微小的數(shù)量存在,以至于簡(jiǎn)單地對(duì)它們應(yīng)用維克斯測(cè)試并宣布其中一個(gè)是最難的是不實(shí)際的。

對(duì)超硬材料的追求是出于實(shí)際原因,而不僅僅是為了炫耀。鉆石有許多工業(yè)用途,需要切割或拋光硬物質(zhì)。大批量生產(chǎn)的更硬材料如果能更快地實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo),就會(huì)有巨大的價(jià)值。然而,到目前為止,還沒有任何東西能滿足這一要求,所以鉆石仍然是機(jī)械師最好的朋友。

來源: 科技資訊