Vannak a gyémántnál keményebb anyagok?

Vannak a gyémántnál keményebb anyagok?

Igen. Míg a természetben előforduló, a tiszta gyémánt továbbra is a keménység mércéje a természetben, számos szintetikus vagy speciális szerkezetű anyag keménysége meghaladja a gyémánt keménységét (a természetes gyémánt Vickers-keménysége általában körülbelül 70–100 GPa).

 

I. Már tömegesen-előállított vagy szintetizált anyagok, amelyek keménysége meghaladja a gyémánt keménységét:
1. 1 Lonsdaleite (hatszögletű gyémánt)
A lonsdaleite elemi szénből áll,-mint a közönséges gyémánt-, a lonsdaleite hatszögletű rácselrendezéssel rendelkezik, nem pedig a szabványos gyémántban található köbös szerkezettel.
A nagy-tisztaságú szintetikus ömlesztett minták 155 GPa-40% és 58%-kal keményebb keménységet értek el, mint a gyémánt. (Megjegyzés: A természetben előforduló lonsdaleit, amely jellemzően meteoritokban található, számos szennyeződést tartalmaz, és ennek következtében alacsonyabb keménységű.)

 

2025-ben egy hazai kutatócsoport sikeresen szintetizált milliméteres{1}}méretű, tiszta-fázisú lonsdaleite mintákat. A gyémánthoz képest kiváló hőállóságot és nyírószilárdságot mutat, és ígéretesnek tűnik, mint a csúcsminőségű ipari csiszolóanyagok és kemény vágószerszámok jövőbeli nyersanyagaként.

 

1.2 Nanotwinned Diamond (a Yanshan Egyetem Tian Yongjun csapata fejlesztette ki)
A közönséges gyémánt nanoméretű, ultrafinom nanoikerszerkezetű struktúrává finomításával a kutatók 200 GPa-t meghaladó keménységet értek el. Ez az anyag jelenleg azt a gyémántváltozatot képviseli, amely az összes szuperkemény anyag közül a legnagyobb ipari alkalmazási potenciállal rendelkezik, és a kis{2}}szériás gyártást már sikeresen megvalósították; teljesítménye jelentősen felülmúlja a természetes egykristályos{3}gyémántét.

 

1.3 Wurtzite bór-nitrid (wBN)
A hexagonális bór-nitrid nagynyomású-polimorfja, a wBN Vickers-keménysége 75–85 GPa. Nagy nyomású-körülmények között képes megkarcolni a gyémántot. Ezenkívül rendkívül ellenáll a hőnek, és nem lép reakcióba acélötvözetekkel, így jelentősen felülmúlja a vas-alapú munkadarabok megmunkálásához használt gyémánt-alapú szerszámokat.

 

2. Elméleti vagy nyomkövetési{1}}laboratóriumi szintézisek

(Jelenleg nem kivitelezhető tömeggyártásra, mégis rendkívül nagy keménységű)

Carbyne (vagy poliacetilén):

• Ez az anyag szénatomokból áll, amelyek lineáris, egyláncú{0}}szerkezetben vannak elrendezve. Elméletileg a becslések szerint keménysége 30-40-szerese a gyémánténak, szakítószilárdsága pedig körülbelül 200-szorosa az acélénak. Mindazonáltal rendkívül gyenge kémiai stabilitást mutat, és jelenleg csak nyomokban őrizhető meg, ha szén nanocsövekbe zárják, így alkalmatlanná válik gyakorlati, ömlesztett{6}}anyag felhasználásra.

 

Nagynyomású-sűrített szén nanocsövek:

• Míg a környezeti nyomáson mért keménységük alacsonyabb, mint a gyémánté, 75 GPa nagy nyomáson végzett tömörítés után keménységük eléri a 240 GPa{2}}a gyémánthoz képest körülbelül négyszeresét. Jelenleg csak extrém laboratóriumi körülmények között szintetizálhatók.

 

3. Gyakran összetévesztve: köbös bór-nitrid (cBN)
A standard köbös bór-nitrid keménysége 50-55 GPa. Ez valamivel alacsonyabb, mint a gyémánté, mégis közvetlenül alatta áll, így ez a második legszélesebb körben használt szuperkemény csiszolóanyag az iparban (általában kőmegmunkáló és vágószerszámokban használják).