วัสดุบางชนิด เช่น ลอนส์เดลไอต์ อาจมีแข็งกว่าเพชร แต่ไม่ได้มีอยู่ในปริมาณมากหรือมีการนำไปใช้แพร่หลาย
เพชรสามารถขีดข่วนสิ่งของได้เกือบทุกอย่าง ภาพ: Business Standard
เพชรมีค่าเพราะความแข็งของมัน เมื่อนำมาใช้เป็นเครื่องประดับ ก็จะสามารถอยู่ได้นานหลายชั่วอายุคนและยังคงไม่เกิดรอยขีดข่วนแม้จะสวมใส่เป็นประจำทุกวัน ใช้เป็นใบมีดหรือดอกสว่าน สามารถเจาะสิ่งของได้เกือบทุกอย่างโดยไม่ถูกทำลาย เพชรในรูปแบบผงสามารถช่วยขัดอัญมณี โลหะ และวัสดุอื่นๆ อีกมากมาย การค้นหาวัสดุที่มีความแข็งกว่าเพชรจึงเป็นเรื่องยาก ตามที่ Live Science ระบุ
เพชรยังคงเป็นวัสดุที่มีความแข็งที่สุดสำหรับการใช้งานจริงส่วนใหญ่ ตามที่ Richard Kaner นักเคมีด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัย Richard Kaner กล่าว มีหลายวิธีในการสร้างเพชรที่มีความแข็งกว่าเพชรมาตรฐาน และตามทฤษฎีแล้ว วัสดุอื่นอาจแข็งกว่าเพชรได้ แต่วัสดุเหล่านี้ไม่มีอยู่จริงในรูปแบบที่สามารถถือด้วยมือหรือนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย
แม้ว่าผู้ที่สวมใส่เครื่องประดับเพชรจะสามารถรับรองถึงความทนทานได้ แต่แนวคิดเรื่อง "ความแข็ง" ถือเป็นแนวคิดเฉพาะทางมาก ตามที่ Paul Asimow นักธรณีเคมีจากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) กล่าวไว้ มักสับสนกับคุณสมบัติอื่น เช่น ความแข็งหรือความแข็งแกร่ง ปัจจัยเหล่านี้ไม่สอดคล้องกับความแข็งของรอยบุ๋มเสมอไป ตัวอย่างเช่น เพชรมีความแข็งในการกดสูงมาก แต่มีความแข็งในการดัดงอเพียงปานกลาง เพชรสามารถแตกได้ง่ายตามหน้าคริสตัล จึงทำให้ช่างอัญมณีสามารถสร้างเพชรเหลี่ยมที่มีประกายแวววาวสวยงามได้
นักวิทยาศาสตร์วัดความแข็งของรอยบุ๋มโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกันหลายวิธี นักธรณีวิทยามักใช้มาตราความแข็งโมส์ ซึ่งเป็นวิธีระบุแร่ธาตุในพื้นที่โดยพิจารณาว่าแร่ธาตุเหล่านั้นสามารถขีดข่วนได้หรือไม่ เพชรมีความแข็งอยู่ที่ระดับ 10 ซึ่งเป็นระดับสูงสุดบนมาตราความแข็งโมส์ ซึ่งหมายความว่าสามารถขีดข่วนสิ่งของได้แทบทุกอย่าง ในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจะใช้การวัดที่แม่นยำกว่าที่เรียกว่า การทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส ซึ่งจะกำหนดความแข็งของวัสดุโดยพิจารณาจากแรงที่ต้องการเพื่อสร้างรอยบุ๋มด้วยปลายแหลม คล้ายกับการกดไส้ดินสอลงในยางลบ
เพชรประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนที่เรียงตัวเป็นโครงตาข่ายลูกบาศก์ เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมีสั้นๆ ที่แข็งแรง โครงสร้างนี้ทำให้มีความแข็งแรงทนทานเป็นพิเศษและป้องกันการบุบ วัสดุส่วนใหญ่ที่แข็งกว่าเพชรนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกของเพชรปกติเพียงเล็กน้อย หรือมาจากการแทนที่อะตอมคาร์บอนบางส่วนด้วยโบรอนหรือไนโตรเจน
หนึ่งในผู้เข้าแข่งขันเพื่อชิงตำแหน่งวัสดุที่แข็งกว่าเพชรคือลอนส์เดลไนต์ ลอนส์เดลไอต์มีโครงสร้างผลึกคล้ายกับเพชร ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน แต่เรียงตัวกันเป็นโครงสร้างผลึกรูปหกเหลี่ยมแทนที่จะเป็นรูปลูกบาศก์ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ลอนส์เดลไอต์ถูกค้นพบในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในอุกกาบาต และยังไม่ชัดเจนว่าสามารถจำแนกได้ว่าเป็นวัสดุชนิดเดียวหรือไม่ หรือเป็นเพียงข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกเพชรมาตรฐานเท่านั้น
เมื่อไม่นานมานี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ค้นพบผลึกลอนส์เดลไอต์ขนาดไมครอน (1 ไมครอนเท่ากับ 1/1,000 ของ 1 มม.) ในอุกกาบาต มันคือผลึกขนาดเล็กมาก แต่ยังคงมีขนาดใหญ่กว่าที่เคยค้นพบมาก่อน นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รายงานว่าได้สร้างลอนส์เดลไอต์ในห้องทดลอง แม้ว่าผลึกเหล่านั้นจะมีอยู่เพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้นก็ตาม แม้ว่า Lonsdaleite จะมีความน่าสนใจ แต่ก็ไม่น่าจะเข้ามาแทนที่เพชรในการใช้งานต่างๆ เช่น การเจียระไน การเจาะ หรือการขัดเงาในอนาคตอันใกล้นี้
การปรับโครงสร้างในระดับนาโนของเพชรยังช่วยสร้างวัสดุที่มีความแข็งมากกว่าเพชรทั่วไปได้อีกด้วย วัสดุที่ทำจากผลึกเพชรเม็ดเล็กๆ จำนวนมากจะมีความแข็งมากกว่าเพชรพลอย เนื่องจากเม็ดที่มีขนาดนาโนจะยึดแน่นอยู่แทนที่จะเลื่อนผ่านกัน เพชร “นาโนทวิน” ซึ่งอนุภาคแต่ละอนุภาคจะสร้างภาพสะท้อนซึ่งกันและกันนั้น มีค่าความต้านทานการเกิดรอยบุ๋มมากกว่าเพชรทั่วไปถึงสองเท่า
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่ได้แสวงหาวัสดุที่มีความแข็งมากเพียงเพื่อสร้างสถิติ แต่มุ่งหวังที่จะสร้างสิ่งที่เป็นประโยชน์ขึ้นมาแทน พวกเขาอาจต้องการสร้างสิ่งที่แข็งเกือบเท่าเพชรแต่ราคาถูกกว่าหรือผลิตได้ง่ายกว่าในห้องทดลอง
ตัวอย่างเช่น ห้องทดลองของ Kaner สร้างโลหะที่มีความแข็งเป็นพิเศษหลายชนิดที่สามารถนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมแทนเพชรได้ ผลิตภัณฑ์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ประกอบด้วยทังสเตนและโบรอน รวมไปถึงโลหะอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย รูปร่างของคริสตัลทำให้วัสดุมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปในทิศทางต่างๆ Kaner บอกว่าหากวางแนวอย่างถูกต้อง ก็สามารถขีดข่วนเพชรได้ วัสดุนี้ยังมีราคาไม่แพงในการผลิตเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้สภาวะแรงดันสูงที่จำเป็นในการผลิตเพชรในห้องปฏิบัติการ
อัน คัง (อ้างอิงจาก Live Science )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)