قد تكون بعض المواد مثل اللونسدالايت أكثر صلابة من الماس ولكنها لا توجد بكميات كبيرة أو لها استخدامات واسعة النطاق.
الماس قادر على خدش أي شيء تقريبًا. الصورة: بيزنس ستاندرد
الماس ذو قيمة كبيرة بسبب صلابته. باعتبارها مجوهرات، فإنها يمكن أن تدوم لأجيال وتظل خالية من الخدوش على الرغم من ارتدائها على مدار اليوم. يتم استخدامها كشفرات سكين أو رؤوس مثقاب، حيث يمكنها اختراق أي شيء تقريبًا دون أن يتم تدميرها. يساعد الماس في شكله المسحوق على تلميع الأحجار الكريمة والمعادن والعديد من المواد الأخرى. لذا فإن العثور على مادة أقوى من الماس يعد أمرا صعبا، وفقا لموقع Live Science .
لا يزال الماس هو المادة الأكثر صلابة في معظم الأغراض العملية، وفقًا لريتشارد كانر، وهو كيميائي مواد في جامعة ريتشارد كانر. هناك طرق لإنشاء الماس أكثر صلابة من الماس القياسي، ومن الناحية النظرية يمكن أن تكون المواد الأخرى أكثر صلابة من الماس، ولكنها غير موجودة في شكل يمكن حمله باليد أو استخدامه على نطاق واسع.
في حين أن الأشخاص الذين يرتدون مجوهرات الماس يمكنهم أن يشهدوا على متانتها، فإن مفهوم "الصلابة" متخصص للغاية، وفقًا لبول أسيموف، وهو عالم كيمياء جيولوجية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك). غالبًا ما يتم الخلط بينه وبين خصائص أخرى مثل الصلابة أو القوة. هذه العوامل لا تتوافق دائمًا مع صلابة المسافة البادئة. على سبيل المثال، يتمتع الماس بصلابة انبعاج عالية جدًا ولكن صلابة انثناء معتدلة فقط. تتكسر الماسات بسهولة على طول وجوهها البلورية، وهذه هي الطريقة التي يتمكن بها صانعو المجوهرات من إنشاء الماس متعدد الأوجه المتلألئ بشكل جميل.
يقوم العلماء بقياس صلابة الانبعاج بعدة طرق مختلفة. يعتمد الجيولوجيون في كثير من الأحيان على مقياس موس للصلابة، وهي طريقة لتحديد المعادن في الحقل على أساس ما إذا كانت قابلة للخدش أم لا. يصل صلابة الماس إلى 10، وهو أعلى مستوى على مقياس موس للصلابة، مما يعني أنه قادر على خدش أي شيء تقريبًا. في المختبر، يعتمد علماء المواد على قياس أكثر دقة يسمى اختبار صلابة فيكرز، والذي يحدد صلابة المادة على أساس القوة المطلوبة للتسبب في انخفاض بنقطة حادة تشبه الضغط على رصاص قلم رصاص في ممحاة.
الماس يتكون من ذرات الكربون مرتبة في شبكة مكعبة، متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية قصيرة وقوية. يمنحه هذا الهيكل صلابة مميزة مضادة للانبعاج. تنتج معظم المواد الأكثر صلابة من الماس من خلال تعديلات طفيفة في البنية البلورية للماس العادي، أو من استبدال بعض ذرات الكربون بالبورون أو النيتروجين.
أحد المرشحين للحصول على لقب المادة الأكثر صلابة من الماس هو اللونسدالايت. على غرار الماس، يتكون اللونسدالايت من ذرات الكربون، ولكنها مرتبة في بنية بلورية سداسية بدلاً من المكعبة. حتى وقت قريب، لم يتم العثور على اللونسدالايت إلا بكميات صغيرة للغاية، معظمها داخل النيازك، ولم يكن من الواضح ما إذا كان يمكن تصنيفه كمادة مستقلة أو ما إذا كان مجرد عيب في بنية بلورة الماس القياسية.
في الآونة الأخيرة، عثر فريق من العلماء على بلورات لونسداليت بحجم الميكرون (الميكرون هو 1/1000 من الملليمتر) في أحد النيازك. إنها عبارة عن بلورات صغيرة ولكنها لا تزال أكبر من تلك التي تم اكتشافها سابقًا. وقد أفاد علماء آخرون أنهم تمكنوا من إنتاج اللونسداليت في المختبر، على الرغم من أن البلورات لا توجد إلا لجزء من الثانية. لذا، ورغم أن اللونسدالايت مثير للاهتمام، فمن غير المرجح أن يحل محل الماس في تطبيقات مثل القطع أو الحفر أو التلميع في المستقبل القريب.
إن ضبط البنية النانوية للماس قد يؤدي أيضًا إلى إنشاء مواد أكثر صلابة من الماس العادي. إن المادة المصنوعة من العديد من بلورات الماس الصغيرة ستكون أكثر صلابة من الماس الأحجار الكريمة لأن الحبيبات ذات الحجم النانوي تكون ثابتة بدلاً من الانزلاق على بعضها البعض. تتمتع الماسات "التوائم النانوية"، والتي تشكل فيها جزيئاتها صورًا معكوسة لبعضها البعض، بضعف مقاومة الانبعاج مقارنة بالماسات العادية.
ومع ذلك، فإن معظم العلماء لا يسعون إلى إنتاج مواد فائقة الصلابة لمجرد تسجيل أرقام قياسية، بل يسعون بدلاً من ذلك إلى خلق شيء مفيد. قد يرغبون في إنشاء شيء ما صعب تقريبًا مثل الماس ولكنه أرخص أو أسهل في التصنيع في المختبر.
على سبيل المثال، يقوم مختبر كانر بإنشاء العديد من المعادن شديدة الصلابة التي يمكن استخدامها في التطبيقات الصناعية كبدائل للماس. منتج متوفر تجاريا يجمع بين التنغستن والبورون، إلى جانب كميات صغيرة جدا من المعادن الأخرى. شكل البلورة يعطي المادة خصائص مختلفة في اتجاهات مختلفة. وبحسب كانير، فإنه عندما يتم توجيهه بشكل صحيح، فإنه قادر على خدش الماس. وتعتبر هذه المادة أيضًا ميسورة التكلفة للتصنيع لأنها لا تتطلب ظروف الضغط العالي المطلوبة لإنتاج الماس في المختبر.
آن كانج (وفقًا لموقع لايف ساينس )
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)