론스데일라이트와 같은 일부 재료는 다이아몬드보다 단단할 수 있지만 대량으로 존재하지 않거나 널리 사용되지는 않습니다.
다이아몬드는 거의 모든 것을 긁을 수 있습니다. 사진: 비즈니스 스탠다드
다이아몬드는 단단하기 때문에 가치가 있다. 보석으로서 여러 세대에 걸쳐 쓸 수 있고, 매일 착용해도 긁히지 않습니다. 칼날이나 드릴 비트로 사용하면 파괴되지 않고 거의 모든 것을 관통할 수 있습니다. 분말 형태의 다이아몬드는 보석, 금속 및 기타 여러 재료를 윤이 나게 닦는 데 도움이 됩니다. Live Science 에 따르면 다이아몬드보다 단단한 물질을 찾는 것은 어렵습니다.
리차드 카너 대학의 재료 화학자 리차드 카너에 따르면, 다이아몬드는 여전히 대부분의 실용적인 목적에 적용할 때 가장 단단한 재료입니다. 일반 다이아몬드보다 더 단단한 다이아몬드를 만드는 방법은 있으며, 이론상 다른 재료가 다이아몬드보다 더 단단할 수도 있지만, 손에 쥐거나 널리 사용할 수 있는 형태로는 존재하지 않습니다.
캘리포니아 공과대학(Caltech)의 지구화학자 폴 아시모우에 따르면, 다이아몬드 보석을 착용한 사람들은 그 내구성을 증명할 수 있지만 "경도"라는 개념은 매우 전문적입니다. 이는 종종 강성이나 강도 등의 다른 속성과 혼동됩니다. 이러한 요인은 항상 압입 경도와 일치하지는 않습니다. 예를 들어, 다이아몬드는 압입 경도가 매우 높지만 굽힘 경도는 적당합니다. 다이아몬드는 결정면을 따라 쉽게 깨지는데, 이를 통해 보석상들은 아름답고 반짝이는 면상의 다이아몬드를 만들어낼 수 있다.
과학자들은 여러 가지 방법으로 압입 경도를 측정합니다. 지질학자들은 종종 모스 경도 척도를 사용합니다. 이는 현장에서 광물이 긁힐 수 있는지 여부를 기준으로 광물을 식별하는 방법입니다. 다이아몬드는 모스 경도 척도에서 가장 높은 수준인 10으로, 거의 모든 것을 긁을 수 있다는 뜻입니다. 실험실에서 재료과학자들은 비커스 경도 시험이라는 더 정밀한 측정 방법을 사용합니다. 이는 연필심을 지우개에 누르는 것과 유사한 날카로운 점으로 움푹 들어가는 데 필요한 힘에 따라 재료의 경도를 판별합니다.
다이아몬드는 탄소 원자가 입방 격자로 배열되어 있고, 짧고 강한 화학 결합으로 연결되어 있습니다. 이 구조는 움푹 들어가지 않는 특징적인 견고성을 제공합니다. 다이아몬드보다 단단한 대부분의 재료는 일반 다이아몬드의 결정 구조를 약간 변형시키거나, 탄소 원자 중 일부를 붕소나 질소로 대체하여 만들어집니다.
다이아몬드보다 단단한 물질이라는 타이틀을 노리는 한 가지 후보는 론스데일라이트입니다. 다이아몬드와 비슷하게 론스데일라이트도 탄소 원자로 이루어져 있지만, 입방체가 아닌 육각형 결정 구조로 배열되어 있습니다. 최근까지 론스데일라이트는 대부분 운석 내부에서 극히 소량으로 발견되었으며, 론스데일라이트 자체가 물질로 분류될 수 있는지 아니면 단순히 표준 다이아몬드 결정 구조에 있는 결함인지는 불분명했습니다.
최근 과학자 팀은 운석에서 마이크론 크기의 론스데일라이트 결정(마이크론은 1/1,000mm)을 발견했습니다. 이들은 아주 작은 결정이지만 이전에 발견된 것보다는 여전히 더 큽니다. 다른 과학자들은 실험실에서 론스데일라이트를 만들었다고 보고했지만, 그러한 결정은 단 몇 분의 1초 동안만 존재합니다. 따라서 론스데일라이트가 흥미로운 것은 사실이지만 가까운 미래에 절단, 드릴링, 연마 등의 용도에서 다이아몬드를 대체할 가능성은 낮습니다.
다이아몬드의 나노스케일 구조를 조정하면 일반 다이아몬드보다 더 단단한 소재를 만들어낼 수도 있습니다. 많은 작은 다이아몬드 결정으로 만들어진 소재는 보석 다이아몬드보다 더 단단할 것이다. 나노 크기의 입자가 서로 미끄러지지 않고 고정되어 있기 때문이다. 입자들이 서로 거울상을 형성하는 "나노-트윈" 다이아몬드는 일반 다이아몬드보다 압입 저항성이 두 배 더 높습니다.
하지만 대부분의 과학자들은 단지 기록을 세우기 위해 초경량 재료를 연구하는 것이 아니라, 대신 유용한 것을 창조하려고 노력합니다. 그들은 다이아몬드만큼이나 단단하지만, 더 저렴하거나 실험실에서 만드는 것이 더 쉬운 것을 만들고 싶어할 수도 있습니다.
예를 들어, 카너의 연구실에서는 다이아몬드를 대체하는 산업용 소재로 사용할 수 있는 몇 가지 초경질 금속을 개발했습니다. 시중에서 판매하는 제품에는 텅스텐과 붕소가 결합되어 있고, 여기에 아주 소량의 다른 금속이 첨가되어 있습니다. 결정의 모양은 재료에 다른 방향으로 다른 특성을 부여합니다. 카네르에 따르면, 올바르게 방향이 맞춰지면 다이아몬드를 긁을 수도 있다고 합니다. 또한 이 소재는 실험실에서 다이아몬드를 생산하는 데 필요한 고압 조건이 필요 없기 때문에 제조 비용이 저렴합니다.
안 캉 ( Live Science 에 따르면)
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