Er der materialer hårdere end diamant?

Findes der materialer hårdere end diamant?

Ja. Mens den er naturligt forekommende, er ren diamant fortsat benchmark for hårdhed i den naturlige verden, flere syntetiske eller specielt strukturerede materialer har en hårdhed, der overstiger diamantens (naturlig diamant har typisk en Vickers hårdhed på ca. 70-100 GPa).

 

I. Materialer, der allerede er masse-fremstillet eller syntetiseret i bulk, der overstiger diamant i hårdhed:
1. 1 Lonsdaleite (sekskantet diamant)
Sammensat af elementært kulstof-ligesom almindelig diamant-Lonsdaleite har et sekskantet gitterarrangement snarere end den kubiske struktur, der findes i standard diamant.
Syntetiske bulkprøver med høj-renhed har opnået en hårdhed på 155 GPa-40 % til 58 % hårdere end diamant. (Bemærk: Naturligt forekommende Lonsdaleite, der typisk findes i meteoritter, indeholder adskillige urenheder og udviser derfor lavere hårdhed.)

 

I 2025 syntetiserede et indenlandsk forskerhold med succes millimeter-skala, rene-fase bulkprøver af Lonsdaleite. Udviser overlegen varmebestandighed og forskydningsstyrke sammenlignet med diamant, det lover som et fremtidigt råmateriale til high-industrielle slibemidler og hårde skærende værktøjer.

 

1.2 Nanotwinned Diamond (Udviklet af Tian Yongjun Team ved Yanshan University)
Ved at raffinere almindelig diamant til en nanoskala, ultrafin nanovindet struktur, har forskere opnået en hårdhed på over 200 GPa. Dette materiale repræsenterer i øjeblikket diamantvarianten med det højeste potentiale for industriel anvendelse blandt alle superhårde materialer, og små-batchproduktion er allerede blevet implementeret med succes; dens ydeevne overgår markant den for naturlig enkelt-diamant.

 

1.3 Wurtzite Boron Nitride (wBN)
En højtrykspolymorf af hexagonalt bornitrid, wBN, har en Vickers-hårdhed på 75-85 GPa. Under høje-tryksforhold er den i stand til at ridse diamanter. Desuden er det meget modstandsdygtigt over for varme og reagerer ikke med stållegeringer, hvilket gør det langt overlegent i forhold til diamant-baserede værktøjer til bearbejdning af jern-baserede emner.

 

2. Teoretisk eller spor-laboratoriesynteser

(I øjeblikket ikke mulig til masseproduktion, men har dog ekstrem høj hårdhed)

Carbyne (eller polyacetylen):

• Dette materiale består af carbonatomer arrangeret i en lineær, enkelt-kædestruktur. Teoretisk vurderes dens hårdhed at være 30 til 40 gange hårdheden for diamant, og dens trækstyrke er cirka 200 gange stålets. Det udviser imidlertid ekstremt dårlig kemisk stabilitet og kan i øjeblikket kun bevares i spormængder, når det er indkapslet i kulstofnanorør, hvilket gør det uegnet til praktiske bulkmaterialeanvendelser.

 

Højtryksdensificerede kulstof-nanorør:-

• Mens deres hårdhed ved omgivelsestryk er lavere end for diamant, når deres hårdhed efter fortætning under et højt tryk på 75 GPa 240 GPa-ca. fire gange hårdheden for diamant. I øjeblikket kan de kun syntetiseres under ekstreme laboratorieforhold.

 

3. Forveksles ofte med: Cubic Boron Nitride (cBN)
Standard kubisk bornitrid har en hårdhed på 50-55 GPa. Dette er lidt lavere end diamants, men det rangerer umiddelbart under det, hvilket gør det til det næstmest udbredte superhårde slibemiddel i industrien (almindeligvis brugt i stenbearbejdning og skæreværktøjer).