Einige Materialien wie Lonsdaleit sind möglicherweise härter als Diamant, kommen aber nicht in großen Mengen vor und werden nicht häufig verwendet.
Diamanten können fast alles zerkratzen. Foto: Business Standard
Diamanten sind aufgrund ihrer Härte wertvoll. Als Schmuck können sie Generationen überdauern und bleiben trotz täglicher Abnutzung kratzfrei. Als Messerklingen oder Bohrer eingesetzt, können sie nahezu alles durchdringen, ohne zerstört zu werden. In Pulverform helfen Diamanten beim Polieren von Edelsteinen, Metallen und vielen anderen Materialien. Daher ist es laut Live Science schwierig, Materialien zu finden, die härter als Diamant sind.
Laut Richard Kaner, Materialchemiker an der Richard Kaner University, ist Diamant für die meisten praktischen Zwecke immer noch das härteste Material. Es gibt Möglichkeiten, Diamanten herzustellen, die härter sind als herkömmliche Diamanten, und theoretisch könnten auch andere Materialien härter sein als Diamanten, sie existieren jedoch nicht in einer Form, die man in der Hand halten oder in großem Umfang verwenden kann.
Während Träger von Diamantschmuck dessen Haltbarkeit bestätigen können, ist das Konzept der „Härte“ laut Paul Asimow, einem Geochemiker am California Institute of Technology (Caltech), ein sehr spezieller Begriff. Es wird oft mit anderen Eigenschaften wie Steifheit oder Festigkeit verwechselt. Diese Faktoren stimmen nicht immer mit der Eindruckhärte überein. Diamant beispielsweise weist eine sehr hohe Eindruckhärte, jedoch nur eine mäßige Biegehärte auf. Diamanten brechen leicht entlang ihrer Kristallflächen, wodurch Juweliere wunderschön funkelnde facettierte Diamanten herstellen können.
Wissenschaftler messen die Eindruckhärte auf verschiedene Arten. Geologen verlassen sich häufig auf die Mohs-Härteskala, eine Methode zur Identifizierung von Mineralien im Feld anhand ihrer Kratzbarkeit. Diamanten haben die höchste Härtestufe 10 auf der Mohs-Skala und können daher fast alles zerkratzen. Im Labor verlassen sich Materialwissenschaftler auf eine präzisere Messung, die sogenannte Vickers-Härteprüfung. Dabei wird die Härte eines Materials anhand der Kraft ermittelt, die erforderlich ist, um mit einer scharfen Spitze eine Vertiefung zu verursachen, ähnlich dem Eindrücken einer Bleistiftmine in einen Radiergummi.
Diamanten bestehen aus Kohlenstoffatomen, die in einem kubischen Gitter angeordnet und durch kurze, starke chemische Bindungen verbunden sind. Diese Struktur verleiht ihm eine charakteristische Beulenfestigkeit. Die meisten Materialien, die härter als Diamant sind, entstehen durch geringfügige Veränderungen der Kristallstruktur von normalem Diamant oder durch den Ersatz einiger Kohlenstoffatome durch Bor oder Stickstoff.
Ein Anwärter auf den Titel des Materials, das härter als Diamant ist, ist Lonsdaleit. Lonsdaleit besteht ähnlich wie Diamant aus Kohlenstoffatomen, diese sind allerdings nicht kubisch, sondern hexagonal angeordnet. Bis vor Kurzem wurde Lonsdaleit nur in äußerst geringen Mengen gefunden, meist im Inneren von Meteoriten, und es war unklar, ob es als eigenständiges Material klassifiziert werden konnte oder ob es sich lediglich um einen Defekt in der Standardkristallstruktur von Diamanten handelte.
Kürzlich hat ein Wissenschaftlerteam in einem Meteoriten Lonsdaleitkristalle in der Größe von Mikron (ein Mikron entspricht 1/1.000 mm) gefunden. Es handelt sich zwar um winzige Kristalle, diese sind jedoch immer noch größer als bisher entdeckt. Andere Wissenschaftler haben von der Herstellung von Lonsdaleit im Labor berichtet, obwohl die Kristalle nur für den Bruchteil einer Sekunde existieren. Obwohl Lonsdaleit interessant ist, ist es unwahrscheinlich, dass es Diamanten in naher Zukunft bei Anwendungen wie Schneiden, Bohren oder Polieren ersetzen wird.
Durch die Feinabstimmung der Nanostruktur von Diamanten können zudem Materialien entstehen, die härter sind als normale Diamanten. Ein Material aus vielen winzigen Diamantkristallen wäre härter als Edelsteindiamanten, da die nanogroßen Körner fixiert sind und nicht aneinander vorbeigleiten. „Nano-Zwillings“-Diamanten, bei denen die Partikel Spiegelbilder voneinander bilden, weisen eine doppelt so hohe Eindringfestigkeit auf wie normale Diamanten.
Allerdings streben die meisten Wissenschaftler bei der Entwicklung superharter Materialien nicht nur danach, Rekorde aufzustellen, sondern wollen vielmehr etwas Nützliches schaffen. Sie möchten vielleicht etwas schaffen, das fast so hart wie Diamant ist, aber billiger oder einfacher im Labor herzustellen ist.
Beispielsweise stellt Kaners Labor mehrere superharte Metalle her, die in industriellen Anwendungen als Alternative zu Diamanten eingesetzt werden könnten. Ein im Handel erhältliches Produkt kombiniert Wolfram und Bor sowie sehr geringe Mengen anderer Metalle. Die Form des Kristalls verleiht dem Material in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Eigenschaften. Bei richtiger Ausrichtung kann es laut Kaner Diamanten zerkratzen. Die Herstellung des Materials ist zudem kostengünstig, da keine hohen Druckbedingungen erforderlich sind, die für die Herstellung von Diamanten im Labor erforderlich sind.
An Khang (laut Live Science )
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