pergunte a maioria das pessoas Qual é o material mais duro na terra e eles provavelmente responderão “diamante”. Seu nome vem da palavra grega ἀδάμας (adâmas) que significa “inquebrável” ou “invencível” e é de onde recebemos a palavra “inflexível”. A dureza de Diamond dá-lhe habilidades de corte incríveis que – junto com sua beleza-o mantiveram em alta demanda por milhares de anos., os cientistas modernos têm passado décadas à procura de alternativas mais baratas, mais duras e mais práticas e, a cada poucos anos, as notícias anunciam a criação de um novo “material mais duro do mundo”. Mas algum destes desafiadores está mesmo à altura?
apesar de sua allure única, diamante é simplesmente uma forma especial, ou “alótropo”, de carbono. Existem vários alótropos na família do carbono, incluindo nanotubos de carbono, carbono amorfo, diamante e grafite., Todos são compostos de átomos de carbono, mas os tipos de ligações atômicas entre eles diferem o que dá origem a diferentes estruturas materiais e propriedades.a camada mais externa de cada átomo de carbono tem quatro elétrons. Em diamante, esses elétrons são compartilhados com outros quatro átomos de carbono para formar ligações químicas muito fortes, resultando em um cristal tetraédrico extremamente rígido. É este arranjo simples e apertado que faz do diamante uma das substâncias mais duras da Terra.quão difícil?
dureza é uma propriedade importante de materiais e muitas vezes determina para o que eles podem ser usados, mas também é bastante difícil de definir. Para os minerais, a dureza do arranhão é uma medida de quão resistente é a ser arranhado por outro mineral.
Existem várias maneiras de medir a dureza, mas tipicamente um instrumento é usado para fazer uma mossa na superfície do material. A razão entre a área de superfície da indentação e a força utilizada para a fazer produz um valor de dureza. Quanto mais duro o material, maior o valor., O teste de Dureza Vickers usa uma ponta de diamante em pirâmide quadrada para fazer a indentação.
Aço Leve tem um valor de Dureza Vickers de cerca de 9 GPa, enquanto diamante tem um valor de Dureza Vickers de cerca de 70-100 GPa. A resistência de Diamond contra o desgaste é lendária e hoje 70% dos diamantes naturais do mundo são encontrados em revestimentos resistentes ao desgaste para ferramentas utilizadas no corte, perfuração e trituração, ou como aditivos para abrasivos.
O problema com o diamante é que, embora possa ser muito difícil, ele também é surpreendentemente instável., Quando o diamante é aquecido acima de 800℃ no ar, suas propriedades químicas mudam, afetando sua resistência e permitindo-lhe reagir com ferro, o que o torna inadequado para usinagem de aço.
estes limites no seu uso levaram a um foco crescente no desenvolvimento de novos materiais superhard quimicamente estáveis como um substituto. Melhores revestimentos resistentes ao desgaste permitem que as ferramentas industriais durem mais tempo entre a substituição de peças desgastadas e reduzir a necessidade de refrigerantes potencialmente perigosos para o ambiente. Até agora, os cientistas conseguiram encontrar vários rivais potenciais para o diamond.,nitreto de boro
O material sintético nitreto de boro, pela primeira vez em 1957, é semelhante ao carbono que possui vários allotropes. Em sua forma cúbica (C-BN) ele compartilha a mesma estrutura cristalina que o diamante, mas em vez de átomos de carbono é composto de átomos alternadamente ligados de boro e nitrogênio. c-BN é química e termicamente estável, e é comumente usado hoje em dia como um revestimento de máquinas-ferramentas superhard nas indústrias automotiva e aeroespacial.,
mas nitreto de boro cúbico ainda é, na melhor das hipóteses, apenas o segundo material mais duro do mundo com uma dureza Vickers de cerca de 50 GPa. Sua forma hexagonal (w-BN) foi inicialmente relatada como sendo ainda mais difícil, mas estes resultados foram baseados em simulações teóricas que previam uma força de indentação 18% maior do que o diamante. Infelizmente, o W-BN é extremamente raro por natureza e difícil de produzir em quantidades suficientes para testar adequadamente esta alegação por experiência.diamante sintético Closeup de diamante sintético., Instytut Fizyki Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
Diamante sintético também existe desde a década de 1950 e é muitas vezes relatado ser mais difícil do que o diamante natural por causa de sua estrutura cristalina diferente. Pode ser produzido através da aplicação de alta pressão e temperatura à grafite para forçar a sua estrutura a reorganizar – se no diamante tetraédrico, mas isto é lento e caro. Outro método é efetivamente construí-lo com átomos de carbono extraídos de hidrocarbonetos aquecidos gases, mas os tipos de material substrato que você pode usar são limitados.,produzir diamantes sinteticamente cria pedras policristalinas e compostas por agregados de cristalitos muito menores ou” grãos ” que variam de alguns mícrons até vários nanômetros de tamanho. Isto contrasta com os grandes monocristais da maioria dos diamantes naturais usados para jóias. Quanto menor o tamanho do grão, mais limites do grão e mais difícil o material. Pesquisas recentes sobre algum diamante sintético mostraram que tem uma dureza de Vickers de até 200 GPa.
Q-carbono
Mais recentemente, pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte criaram o que eles descreveram como uma nova forma de carbono, diferente de outros alótropos, e relataram ser mais difícil do que Diamante. Esta nova forma foi feita por aquecimento de carbono não cristalino com um pulso de laser rápido de alta potência para 3,700 °C, em seguida, rapidamente arrefecimento ou “apagamento” – daí o nome “Q-carbono” – para formar diamantes do tamanho de micron.,
os cientistas descobriram que Q-carbon é 60% mais difícil do que o diamante (um tipo de carbono amorfo com propriedades semelhantes ao diamante). Isso levou-os a esperar Q-carbon para ser mais difícil do que diamante em si, embora isso ainda permanece para ser provado experimentalmente. Q-carbon também tem as propriedades incomuns de ser magnético e brilhante quando exposto à luz. Mas até agora seu principal uso tem sido como um passo intermediário na produção de pequenas partículas de diamante sintético à temperatura e pressão ambiente., Estes nanodiamonds são muito pequenos para jóias, mas ideais como um material de revestimento barato para Ferramentas de corte e polimento.