האם יש חומרים קשים יותר מיהלום?

האם יש חומרים קשים יותר מיהלום?

כֵּן. בעוד שהיהלום הטהור קיים באופן טבעי, נותר המדד לקשיות בעולם הטבע, למספר חומרים סינתטיים או בעלי מבנה מיוחד יש קשיות העולה על זו של יהלום (ליהלום טבעי יש בדרך כלל קשיות ויקרס של כ-70-100 GPa).

 

I. חומרים שכבר המוניים-מיוצרים או מסונתזים בכמויות גדולות, מעל היהלום בקשיחות:
1. 1 Lonsdaleite (יהלום משושה)
מורכב מפחמן יסודי-בדיוק כמו יהלום רגיל-Lonsdaleite כולל סידור סריג משושה ולא המבנה הקובי שנמצא ביהלום סטנדרטי.
דגימות סינתטיות בתפזורת -בטוהר גבוה השיגו קשיות של 155 GPa-40% עד 58% יותר מיהלום. (הערה: Lonsdaleite המופיע באופן טבעי, שנמצא בדרך כלל במטאוריטים, מכיל זיהומים רבים וכתוצאה מכך מפגין קשיות נמוכה יותר.)

 

בשנת 2025, צוות מחקר מקומי סינתז בהצלחה דגימות בכמות גדולה של לונסדליייט בקנה מידה-מילימטרי-טהור. מפגין עמידות בחום וחוזק גזירה מעולים בהשוואה ליהלום, הוא מבטיח כחומר גלם עתידי עבור חומרי שוחקים תעשייתיים ברמה גבוהה- וכלי חיתוך קשיחים.

 

1.2 יהלום Nanotwinned (פותח על ידי צוות Tian Yongjun באוניברסיטת Yanhan)
על ידי זיקוק יהלום רגיל למבנה ננו-דק במיוחד, חוקרים השיגו קשיות העולה על 200 GPa. חומר זה מייצג כיום את גרסת היהלומים עם הפוטנציאל הגבוה ביותר ליישום תעשייתי מבין כל החומרים העל-קשים, וייצור-קטנים כבר יושם בהצלחה; הביצועים שלו עולים באופן משמעותי על אלו של יהלום -יחיד-גביש טבעי.

 

1.3 וורציט בורון ניטריד (wBN)
פולימורף בלחץ גבוה- של בורון ניטריד משושה, wBN הוא בעל קשיות Vickers של 75-85 GPa. בתנאי לחץ- גבוהים, הוא מסוגל לשרוט יהלומים. יתר על כן, הוא עמיד מאוד בפני חום ואינו מגיב עם סגסוגות פלדה, מה שהופך אותו לעדיין בהרבה מכלים מבוססי יהלום- לעיבוד חלקי עבודה מבוססי ברזל-.

 

2. סינתזות מעבדתיות בקנה מידה תיאורטי או עקבות-

(כרגע לא ישים לייצור המוני, אך עם קשיות גבוהה במיוחד)

קרבין (או פוליאצטילן):

• החומר הזה מורכב מאטומי פחמן המסודרים במבנה שרשרת ליניארי-יחיד. תיאורטית, קשיותו מוערכת פי 30 עד 40 מזו של יהלום, וחוזק המתיחה שלו הוא בערך פי 200 מזה של פלדה. עם זאת, הוא מפגין יציבות כימית ירודה ביותר וכרגע ניתן לשמר אותו רק בכמויות עקבות כאשר הוא מובלע בתוך ננו-צינוריות פחמן, מה שהופך אותו ללא מתאים ליישומים מעשיים של חומרים- בתפזורת.

 

ננו-צינוריות פחמן צפופות-בלחץ גבוה:

• בעוד שהקשיות שלהם בלחץ הסביבה נמוכה מזו של יהלום, לאחר צפיפות בלחץ גבוה של 75 GPa, הקשיות שלהם מגיעה ל-240 GPa- בערך פי 4 מזו של יהלום. נכון לעכשיו, ניתן לסנתז אותם רק בתנאי מעבדה קיצוניים.

 

3. מבולבל לעתים קרובות עם: קוביק בורון ניטריד (cBN)
קובי בור ניטריד סטנדרטי הוא בעל קשיות של 50-55 GPa. זה מעט נמוך מזה של יהלום, אך עם זאת הוא מדורג מיד מתחתיו, מה שהופך אותו לחומר השפשוף הסופר-קשה השני בשימוש בתעשייה (המשמש בדרך כלל בכלי עיבוד ואבן).