Има ли материали, по-твърди от диаманта?

Има ли материали по-твърди от диаманта?

да Докато се среща в природата, чистият диамант остава еталон за твърдост в естествения свят, няколко синтетични или специално структурирани материали притежават твърдост, надвишаваща тази на диаманта (естественият диамант обикновено има твърдост по Викерс от приблизително 70–100 GPa).

 

I. Материали, които вече са масово-произведени или синтезирани в насипно състояние, превишаващи диаманта по твърдост:
1. 1 Lonsdaleite (шестоъгълен диамант)
Съставен от елементарен въглерод-точно като обикновения диамант-Lonsdaleite има шестоъгълна подредба на решетка, а не кубичната структура, която се среща в стандартния диамант.
Синтетичните масови проби с висока{0}}чистота са постигнали твърдост от 155 GPa – 40% до 58% по-твърди от диаманта. (Забележка: Естествено срещащият се Lonsdaleite, който обикновено се среща в метеорити, съдържа множество примеси и следователно показва по-ниска твърдост.)

 

През 2025 г. местен изследователски екип успешно синтезира масивни проби от лонсдейлит в милиметров-мащаб, чиста-фаза. Проявявайки превъзходна устойчивост на топлина и якост на срязване в сравнение с диаманта, той е обещаващ като бъдеща суровина за промишлени абразиви от висок клас и твърди режещи инструменти.

 

1.2 Nanotwinned диамант (разработен от екипа Tian Yongjun в университета Yanshan)
Чрез рафинирането на обикновения диамант в наномащабна, ултрафина наносплетена структура, изследователите са постигнали твърдост над 200 GPa. Понастоящем този материал представлява диамантеният вариант с най-висок потенциал за промишлено приложение сред всички свръхтвърди материали, а дребно{2}}серийното производство вече е успешно внедрено; производителността му значително надминава тази на естествения монокристален диамант.

 

1.3 Вюрцитов борен нитрид (wBN)
Полиморф на хексагонален борен нитрид при високо{0}}налягане, wBN притежава твърдост по Викерс от 75–85 GPa. При условия на високо-налягане той е в състояние да надраска диаманта. Освен това той е силно устойчив на топлина и не реагира със стоманени сплави, което го прави значително по-добър от инструментите на основата на диаманти-за обработка на детайли на базата на желязо-.

 

2. Теоретичен или следов-лабораторен синтез

(В момента не е възможно за масово производство, но притежава изключително висока твърдост)

Карбин (или полиацетилен):

• Този материал се състои от въглеродни атоми, подредени в линейна, едно-верижна структура. Теоретично твърдостта му се оценява на 30 до 40 пъти по-голяма от тази на диаманта, а якостта му на опън е приблизително 200 пъти по-голяма от тази на стоманата. Той обаче проявява изключително ниска химическа стабилност и понастоящем може да се запази само в следи от количества, когато е капсулиран във въглеродни нанотръби, което го прави неподходящ за практически приложения в насипни-материали.

 

Уплътнени въглеродни нанотръби- под високо налягане:

• Докато тяхната твърдост при околно налягане е по-ниска от тази на диаманта, след уплътняване под високо налягане от 75 GPa, тяхната твърдост достига 240 GPa-приблизително четири пъти по-висока от тази на диаманта. В момента те могат да бъдат синтезирани само при екстремни лабораторни условия.

 

3. Често се бърка с: кубичен борен нитрид (cBN)
Стандартният кубичен борен нитрид притежава твърдост от 50–55 GPa. Това е малко по-ниско от това на диаманта, но се нарежда непосредствено под него, което го прави вторият най-широко използван свръхтвърд абразив в индустрията (често използван в инструментите за обработка на камъни и режещи инструменти).