اقسى مادة على وجه الارض

يتسأل البعض عن اقسى مادة على وجه الارض وربما يجيبون أنها الألماس، التي يأتي اسمها من كلمة يونانية تعني غير قابل للكسر أو لا يقهر ونظراً لصلابة مادة الألماس إضافة إلى جمالها فإن سعرها باهظًا على مر السنين.

اقسى مادة على وجه الارض

منذ سنوات كثيرة معروف أن اقسى مادة على وجه الارض، ولكن مضى العلماء المعاصرون عقودًا في البحث عن بدائل أرخص وأكثر صعوبة وأكثر عملية، وكل بضع سنوات تبشر الأخبار باكتشاف “اقسى مادة في العالم”.

تكوين الألماس اقسى مادة على وجه الارض:

الألماس على الرغم من جاذبيته الفريدة، فإنه ببساطة شكل خاص من الكربون، وهناك العديد من المواد من عائلة الكربون بما في ذلك الأنابيب النانوية الكربونية والكربون غير المتبلور والجرافيت. كلها مكونة من ذرات كربون، لكن أنواع الروابط الذرية بينها تختلف مما يؤدي إلى تكوينات وخواص مادية مختلفة.

يحتوي الغلاف الخارجي لكل ذرة كربون على أربعة إلكترونات، وفي الماس تتم مشاركة هذه الإلكترونات مع أربع ذرات كربون أخرى لتكوين روابط كيميائية قوية جدًا تؤدي إلى بلورة رباعي السطوح شديدة الصلابة. هذا الترتيب البسيط والمرتبط بإحكام هو الذي يجعل الألماس أحد أصعب المواد على وجه الأرض.

اقرأ أيضاً: كيف يتكون الالماس .. معلومات عن تكون الألماس ..

قياس صلادة المادة:

الصلابة خاصية مهمة للمواد وغالبًا ما تحدد استخدامات المادة، ولكن من الصعب أيضًا تحديدها. بالنسبة للمعادن، تعد صلابة الخدش مقياسًا لمدى مقاومتها للخدش بواسطة معدن آخر.

هناك عدة طرق لقياس الصلابة وكلما زادت صلابة المادة، زادت القيمة ويستخدم اختبار فيكرز للصلادة لقياس مدى صلابة المادة، على سبيل المثال يمتلك الفولاذ الطري قيمة صلابة فيكرز تبلغ حوالي 9 جيجا باسكال بينما الألماس له قيمة صلابة فيكرز تتراوح بين 70-100 جيجا باسكال.

اقرأ أيضاً: ما مفهوم المادة

اقسى مادة على وجه الارض:

تكمن مشكلة الألماس في أنه على الرغم من كونه صعبًا للغاية، إلا أنه غير مستقر بشكل مدهش. عندما يتم تسخين الماس فوق 800 درجة مئوية في الهواء، تتغير خصائصه الكيميائية، مما يؤثر على قوته ويمكّنه من التفاعل مع الحديد، مما يجعله غير مناسب لتصنيع الفولاذ.

هذه القيود المفروضة على استخدامه أدت إلى تركيز متزايد على تطوير مواد جديدة ومستقرة كيميائيًا وفائقة الصلابة كبديل وتمكن العلماء حتى الآن من التوصل إلى العديد من المنافسين المحتملين للألماس، مثل:

نيتريد البورون

مادة نيتريد البورون الاصطناعية، التي أنتجت لأول مرة في عام 1957، تشبه الكربون من حيث أنها تحتوي على العديد من المتآصلات. يشترك في نفس التركيب البلوري مثل الألماس، ولكن بدلاً من ذرات الكربون تتكون من ذرات مترابطة بالتناوب من البورون والنيتروجين.

مادة مستقر كيميائيًا وحراريًا، وتستخدم بشكل شائع اليوم كطلاء لأدوات الماكينة فائقة الصلابة في صناعات السيارات والفضاء. لكن نيتريد البورون المكعب لا يزال، في أحسن الأحوال، ثاني أقوى مادة في العالم مع صلابة فيكرز تبلغ حوالي 50 جيجا باسكال.

اقرأ أيضاً: أفضل أنواع الذهب

ألماس اصطناعي

الألماس الصناعي موجود أيضًا منذ الخمسينيات من القرن الماضي وغالبًا ما يُقال إنه أصعب من الألماس الطبيعي بسبب هيكله البلوري المختلف. يمكن إنتاجه عن طريق الضغط المرتفع ودرجة الحرارة على الجرافيت لإجبار هيكله على إعادة ترتيب الماس رباعي السطوح، لكن هذا بطيء ومكلف.

هناك طريقة أخرى تتمثل في بنائه بشكل فعال باستخدام ذرات الكربون المأخوذة من غازات الهيدروكربون المسخنة، لكن أنواع مواد الركيزة التي يمكنك استخدامها محدودة.

اقرأ أيضاً: افضل انواع الذهب في العالم

كيو كربون

ابتكر باحثون في جامعة ولاية كارولينا الشمالية في الآونة الأخيرة ما وصفوه بأنه شكل جديد من الكربون، يختلف عن المتآصلات الأخرى وأنه اقسى من الألماس. تم صنع هذا الشكل الجديد عن طريق تسخين الكربون غير البلوري بنبضة ليزر سريعة عالية الطاقة إلى 3700 درجة مئوية ثم تبريده بسرعة.

وجد العلماء أن كيو كربون أكثر صلابة بنسبة 60٪ من الكربون الشبيه بالماس وأدى ذلك إلى توقعهم أن يكون أصعب من الألماس نفسه، على الرغم من أن هذا لا يزال بحاجة إلى إثبات تجريبيًا. يحتوي كيو كربون أيضًا على خصائص غير عادية لكونه مغناطيسيًا ومتوهجًا عند تعرضه للضوء.

لكن حتى الآن كان استخدامه الرئيسي كخطوة وسيطة في إنتاج جزيئات الماس الاصطناعية الدقيقة في درجة حرارة الغرفة وضغطها. هذه الماسات النانوية صغيرة جدًا بالنسبة للمجوهرات ولكنها مثالية كمواد طلاء رخيصة لأدوات القطع والتلميع.

اقرأ أيضاً: معلومات عن مجمع الذهب والألماس في دبي

المراجع:

المصدر