다이아몬드는 MOHS 경도 척도에서 완벽한 10 점을 얻었으며, 이는 긁힘에 노출 될 때 가장 어려운 천연 물질임을 나타냅니다. 그러나 운석에서 발견되는 물질 인 Lonsdaleite는 다이아몬드보다 더 어려울 것으로 예상됩니다.
과학을 좋아하는 괴짜 "가장 어려운 자료는 무엇입니까?" 그리고 그는 의심 할 여지없이 다이아몬드 에 대답 할 것입니다 .
다이아몬드라는 단어는 그리스어 ἀ δάμας (아다마로 읽음)에 뿌리를두고 있으며, 이는 극복 할 수 없거나 깨지지 않는 것을 의미합니다. 수십 년 동안 인간은 집중적 인 절단 활동을 수행하기 위해 다이아몬드의 완벽한 경도를 활용해 왔습니다. 또한 빛과 아름답게 상호 작용할 수있는 능력을 감안할 때 다이아몬드는 여성을위한 깊은 탐욕스러운 보석 품목입니다. 그러나 다이아몬드는 지구상에서 가장 어려운 재료입니까?
글쎄, 거의 ...하지만 과학자들은 다이아몬드보다 더 어려운 것으로 여겨지는 잠재적 인 라이벌을 발견했습니다.
눈부신 다이아몬드 (사진 크레딧 :Manutsawee Buapet/Shutterstock)
지구상에서 자연적으로 가장 어려운 물질
자연적으로 발생하는 에 관해서는 가장 어려운 물질 인 다이아몬드는 분명한 승자입니다. 소형 구조 덕분에 경도를이기는 것은 매우 어렵습니다. 이제 문제가 발생합니다… 경도를 어떻게 측정합니까?
측정 경도
재료 과학에서는 재료의 경도를 평가하는 것이 매우 중요합니다. 그러나 경도가 그다지 정의하기 쉽지는 않습니다. 따라서 경도는 상황과 적용 가능성에 따라 다른 방식으로 측정 할 수 있습니다.
경도의 MOHS 척도
가장 일반적으로 사용되는 경도의 규모 중 하나는 19 세기 독일 광물 학자 프리드리히 모스 (Friedrich Mohs)가 디자인 한 Mohs의 경도 규모입니다. 이 척도에서, 경도는 다른 물질로 긁힐 때 주어진 물질에 의해 나타나는 저항의 척도입니다. 경도의 MOHS 척도는 0에서 10까지이며, 10은 가장 단단한 (흠집에 의해 가장 적은 영향을 받음)를 나타내고 0은 가장 힘들다.
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미네랄 경도의 Mohs 규모 (사진 크레디트 :Andriy Kananovych/Shutterstock)
다이아몬드는이 척도에서 완벽한 10을 기록했으며, 이는 긁힘에 처할 때 가장 어려운 천연 물질임을 분명히 나타냅니다. 다이아몬드가 얼마나 좋은지 이해하려면 강인성으로 알려진 강철을 고려 하여이 규모에서 4.5 점을 기록하십시오!
이제 물질의 스크래치 내성 능력으로 경도를 측정하는 것이 모든 사람이 승인하지는 않았습니다. 따라서 과학자들은 경도를 측정하는 대체 방법을 찾기 시작했습니다. 압입자가 경도를 평가하는 데 사용되는 또 다른 경도 기술이 개발되었습니다.
비커스 경도 테스트
인테이너를 사용하여 경도를 결정하기위한 가장 유명한 테스트 중 하나는 Vickers 경도 테스트입니다. 이 경도 테스트 방법에서, 피라미드 모양의 인덴터는 경도를 평가 해야하는 물질에 대한 압박을받습니다. 특정 양의 힘은 해당 재료에 특정 시간 동안 적용됩니다. 이 압입 활동 후, 재료에 대한 들여 쓰기 정도가 측정된다. 이것은 들여 쓰기에 의해 재료에 가해지는 들여 쓰기의 표면적을 측정함으로써 이루어집니다. 여기서 다시, 다이아몬드는 지구상에서 가장 어려운 자연적으로 발생하는 재료로 밝혀졌습니다.
다이아몬드를 너무 어렵게 만드는 것은 무엇입니까?
이 시점에서 당신은 스스로에게 물어볼 수 있습니다. 다이아몬드를 그렇게 어렵게 만드는 이유는 무엇입니까? 대답은이 반짝이는 요소의 분자 구조에 있습니다. 다이아몬드는 탄소의 동의 로프로, 사면체 격자 구조에서 전자를 서로 공유하는 5 개의 탄소 원자로 만들어졌습니다. 이 탄소 원자들 사이의 공유 결합은 실온에서 매우 강하고 매우 힘들다.
탄소의 사면체 구조로서의 다이아몬드
이 강력한 공유 결합으로 인해 다이아몬드에는 전자가없는 전자가 없으므로 전기 도체가 좋지 않지만 우수한 열 도체가됩니다. 실제로, 다이아몬드는 구리보다 열 전도에서 약 5 배 더 우수합니다. 환상적인 열전도율로 인해 다이아몬드는 종종 방열판과 같은 전기 부품에 존재합니다.
가장 어려운 재료는…
입니다이것을 읽은 후에는 다이아몬드가 무적이라고 생각할 수도 있지만 실제로는 그렇지 않습니다. 다이아몬드는 매우 높은 온도에서 취약 해집니다. 800oC 이상의 다이아몬드를 가열하면 화학 및 물리적 특성은 더 이상 동일하게 유지되지 않습니다. 다이아몬드의 특징적인 강인성이 손상되었습니다. 그들은 철과 화학적으로 반응하기 시작합니다. 이는 스틸 가공에 다이아몬드가 바람직하지 않게 만드는 것입니다.
따라서 과학자와 연구원들은 오랫동안 화학적 안정성이 우수한 슈퍼 하드 재료를 찾고 있습니다. 2009 년 상하이 Jiao Tong University에서 공동 작업을하는 연구원과 네바다 대학교는 자체 게임에서 다이아몬드를 이길 수있는 두 가지 자료를 발견했다고 주장했습니다!
가장 어려운 물질에 대한 두 명의 잠재적 청구인은 다음과 같습니다. Wurtzite 붕소 질화 붕소 (W-Bn)와 Lonsdaleite.
wurtzite 붕소 질화물 (W-bn)
Wurtzite 질화 붕소 (W-BN)는 다이아몬드의 구조와 유사한 구조를 가지고 있지만 탄소와 함께 붕소와 질소의 원자로 구성됩니다. W-BN은 극히 드물며 특정 유형의 화산 폭발의 여파에서만 볼 수 있습니다. 2009 년 육각형 구조 W-BN의 연구원들이 실시한 시뮬레이션은 강철보다 18% 더 단단하다는 것을 발견했습니다. 또한 W-Bn은 고온에서 다이아몬드보다 화학적으로 더 안정적입니다.
Lonsdaleite
Lonsdaleite는 구조가 다른 다이아몬드와 마찬가지로 탄소 원자로 만 만들어집니다. 그리고 무엇을 추측합니다… Lonsdaleite는 W-BN보다 훨씬 강합니다! 흥미롭게도 Lonsdaleite는 흑연이 풍부한 운석이 지구에 닿을 때 얻는 우주 물질입니다. 들여 쓰기 시뮬레이션에 따르면 Lonsdaleite는 다이아몬드보다 58% 더 강해서 Lonsdaleite가 지구상에서 가장 어려운 물질로 만듭니다.
기다려, 캐치가 있습니다…
그러나 W-BN과 Lonsdaleite가 다이아몬드보다 강하다는 주장에 따라 잡히고 있습니다. 이러한 주장은 물리적 검증이 아닌 컴퓨터에서 실행되는 시뮬레이션 프로그램을 기반으로합니다. 이 요소들이 찾기가 매우 어렵 기 때문에, 그들은 그들의 경도를 확인하기 위해 아직 물리적으로 테스트되지 않았습니다.
즉, 그들의 시뮬레이션은 이러한 dealler-diamond 을 시사합니다 재료는 우수한 열 및 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 우리가 충분히 많은 양으로 합성 적으로 그것들을 생산할 수 있다면, 그들은 게임 변화로 판명 될 수 있습니다. 다른 절단 도구 위에 놓아 강력한 절단기로 사용할 수 있습니다. 또한 더 높은 온도에서의 안정성은 우주 임무에 금성 또는 수은에 유용하게 만들어 질 수 있습니다.
닫는 생각
글쎄, 다이아몬드는 가장 어려운 재료라는 크라운을 개념적으로 잃어 버렸을 지 모르지만 항상 보석의 왕으로 남을 것입니다. 더욱이, Lonsdaleite가 가장 어려운 물질이라는 주장은 아직 물리적으로 확인되지 않았으므로 우리는 여전히 다이아몬드에 의심의 이점을 줄 수있었습니다. 은유 적으로, 다이아몬드는 다른 탄소 기반 동료들로부터 지위를 유지해야한다는 엄청난 압력을 받고 있습니다. 다행히도 다이아몬드는 바위 톤 아래에 극심한 외부 스트레스를 용감하게 견딜 수 있었기 때문에 만 형성 될 수 있었으므로 압력을 처리하는 데 익숙합니다!
