من اصلب المواد الطبيعية

من اصلب المواد الطبيعية

حصل Diamond على درجة مثالية 10 على مقياس صلابة موس مما يشير إلى أنه من اصلب المواد الطبيعية عند تعرضه للخدش  ومع ذلك ، من المتوقع أن تكون مادة lonsdaleite   وهي مادة موجودة في النيازك ، أكثر صلابة من الماس.

اسأل أي خبير محب للعلم “ من اصلب المواد الطبيعية ؟” وسوف يرد الماس بلا شك 

كلمة الماس لها جذورها في الكلمة اليونانية   (تُقرأ باسم adamas    مما يعني أنه لا يمكن التغلب عليه أو كسره  لعقود من الزمان ، كان البشر يسخرون صلابة الماس التي لا تشوبها شائبة لإجراء أنشطة قطع مكثفة  أيضًا ، نظرًا لقدرته على التفاعل بشكل جميل مع الضوء ، يعد الماس عنصرًا من المجوهرات المرغوبة بشدة لدى النساء  لكن هل الماس حقًا هو من اصلب المواد الطبيعية على وجه الأرض؟

توجد أصعب مادة بشكل طبيعي على كوكبنا

عندما يتعلق الأمر بالمواد الأكثر صلابة التي تحدث بشكل طبيعي ، فإن الماس هو الفائز الواضح بفضل هيكلها المضغوط ، من الصعب جدًا التغلب على صلابتها  الآن السؤال الذي يطرح نفسه… كيف نقيس الصلابة؟

قياس الصلابة

في علم المواد ، يعد تقييم صلابة المادة أمرًا مهمًا للغاية  ومع ذلك ، ليس من السهل تحديد الصلابة  وبالتالي ، يمكن قياس الصلابة بطريقة مختلفة ، اعتمادًا على السياق والقابلية للتطبيق.

مقياس موس للصلابة

أحد أكثر موازين الصلابة شيوعًا هو مقياس صلابة موس ، الذي صممه عالم المعادن الألماني فريدريش موس في القرن التاسع عشر  في هذا المقياس ، تعتبر الصلابة مقياسًا للمقاومة التي تظهرها مادة معينة عند خدشها بأخرى  يتراوح مقياس موس للصلابة من 0 إلى 10 ، حيث يشير الرقم 10 إلى الأصعب (الأقل تأثرًا بالخدوش) بينما يشير الرقم 0 إلى الأصعب.

سجل Diamond درجة مثالية من 10 على هذا المقياس ، مما يشير بوضوح إلى أنها أقوى مادة طبيعية عند تعرضها للخدش  لفهم مدى جودة الماس ، ضع في اعتبارك الفولاذ ، المعروف بصلابته ، حيث سجل 4.5 فقط على هذا المقياس!

الآن ، لم يوافق الجميع على قياس الصلابة من خلال قدرات مقاومة الخدش لمادة ما  وهكذا بدأ العلماء في البحث عن طريقة بديلة لقياس الصلابة  تم تطوير تقنية صلابة أخرى حيث تم استخدام إندينتر لتقييم الصلابة (من اصلب المواد الطبيعية).

من اصلب المواد الطبيعيه من خمس حروف

اختبار صلابة فيكرز

يعد اختبار الصلابة فيكرز أحد أشهر الاختبارات لتحديد الصلابة باستخدام إندينتر  في طريقة اختبار الصلابة هذه ، يتم الضغط على إندينتر هرمي الشكل على المادة التي تحتاج إلى تقييم صلابتها  يتم تطبيق مقدار معين من القوة لفترة محددة على المادة المعنية  بعد نشاط المسافة البادئة هذا ، يتم قياس درجة المسافة البادئة على المادة  يتم ذلك عن طريق قياس مساحة سطح المسافة البادئة التي يتم إحداثها على المادة بواسطة المسافة البادئة  هنا مرة أخرى ، تم العثور على الماس ليكون أصعب المواد التي تحدث بشكل طبيعي على الأرض.

ما الذي يجعل الماس (من اصلب المواد الطبيعية) صعبًا جدًا؟

في هذه المرحلة ، قد تسأل نفسك ، ما الذي يجعل الماس صعبًا للغاية؟ تكمن الإجابة في التركيب الجزيئي لهذا العنصر اللامع   الماس هو تآصل من الكربون ، يتكون من خمس ذرات كربون تتقاسم الإلكترونات مع بعضها البعض في هيكل شبكي رباعي السطوح  الرابطة التساهمية بين ذرات الكربون قوية للغاية ويصعب كسرها في درجة حرارة الغرفة.

الماس كهيكل رباعي السطوح من الكربون

بسبب هذه الرابطة التساهمية القوية ، لا يحتوي الماس على إلكترونات حرة ، مما يجعله موصلًا كهربيًا ضعيفًا ، ولكنه موصل ممتاز للحرارة  في الواقع ، الماس أفضل بحوالي خمس مرات في التوصيل الحراري من النحاس  نظرًا لتوصيلها الحراري الرائع ، غالبًا ما يوجد الماس في الأجزاء الكهربائية ، مثل أحواض الحرارة (من اصلب المواد الطبيعية).

اقرأ أيضاً: اماكن سياحية في الجبيل

image 77

وأصلب مادة هي

بعد قراءة هذا ، قد تشعر أن الماس لا يقهر ، لكن هذا ليس هو الحال حقًا  يصبح الماس ضعيفًا في درجات حرارة عالية جدًا  عندما تقوم بتسخين الماس فوق 800 درجة مئوية ، فإن خواصه الكيميائية والفيزيائية لم تعد كما هي  يتم اختراق المتانة المميزة للماس  يبدأون في التفاعل كيميائيًا مع الحديد ، وهو ما يجعل الماس غير مرغوب فيه لتصنيع الفولاذ (من اصلب المواد الطبيعية) .

لذلك ، كان العلماء والباحثون يبحثون منذ فترة طويلة عن مادة فائقة الصلابة تتمتع باستقرار كيميائي أفضل  في عام 2009 ، ادعى باحثون يعملون بالتعاون في جامعة شنغهاي جياو تونغ وجامعة نيفادا أنهم عثروا على مادتين يمكنهما التغلب على الماس في لعبته الخاصة!

المطالبان المحتملان المقترحان للمادة الأكثر صلابة هما:

  • Wurtzite boron nitride (w-BN) و lonsdaleite
  • نيتريد البورون Wurtzite (w-BN)

نيتريد البورون

 Wurtzite (w-BN) له هيكل مشابه لهيكل الماس ، لكنه يتكون من ذرات البورون والنيتروجين ، جنبًا إلى جنب مع الكربون  يعتبر w-BN نادرًا للغاية ولا يمكن العثور عليه إلا في أعقاب نوع معين من الثوران البركاني  وجدت محاكاة أجراها باحثون في عام 2009 للهيكل السداسي w-BN أنه أصعب بنسبة 18٪ من الفولاذ  علاوة على ذلك ، يعتبر w-BN أكثر استقرارًا كيميائيًا من الماس في درجات الحرارة العالية (من اصلب المواد الطبيعية) .

لونسداليت

يتكون لونسداليت من ذرات كربون فقط ، تمامًا مثل الماس ، وإن كان بهيكل مختلف  وخمن ماذا… lonsdaleite أقوى من w-BN  ومن المثير للاهتمام أن lonsdaleite مادة كونية يتم الحصول عليها عندما يضرب نيزك غني بالجرافيت الأرض  أظهرت محاكاة المسافة البادئة أن lonsdaleite أقوى بنسبة 58٪ من الماس ، مما يجعل مادة lonsdaleite أقسى مادة على الأرض (من اصلب المواد الطبيعية) .

ومع ذلك ، هناك مشكلة مع هذه الادعاءات بأن w-BN و lonsdaleite أقوى من الماس  تستند هذه الادعاءات إلى برنامج محاكاة يتم تشغيله على جهاز كمبيوتر ، وليس التحقق المادي  نظرًا لصعوبة العثور على هذه العناصر ، لم يتم اختبارها جسديًا للتأكد من صلابتها.

ومع ذلك ، فإن محاكاتهم تشير إلى أن هذه المواد الأكثر صلابة من الألماس تتمتع باستقرار حراري وكيميائي جيد   إذا تمكنا من إنتاجها صناعيًا بكميات كبيرة بما يكفي ، فقد تتحول إلى تغيير قواعد اللعبة  يمكن استخدامها كقواطع قوية عن طريق وضعها فوق أدوات القطع الأخرى  كما أن استقرارها في درجات حرارة أعلى سيجعلها مفيدة في الرحلات الفضائية إلى كوكب الزهرة أو عطارد ، اللتين تتمتعان بدرجات حرارة عالية للغاية (من اصلب المواد الطبيعية) .

من اصلب المواد الطبيعية

خلاصة (من اصلب المواد الطبيعية) :

حسنًا ، ربما يكون الماس قد فقد تاجه من الناحية النظرية لكونه أقسى مادة ، لكنه سيظل دائمًا ملك الأحجار الكريمة  علاوة على ذلك ، فإن الادعاء بأن مادة lonsdaleite هي أصعب مادة لم يتم تأكيدها ماديًا ، لذلك لا يزال بإمكاننا إعطاء ميزة الشك للماس مجازيًا ، يتعرض الماس لضغط هائل من نظرائه الآخرين الذين يعتمدون على الكربون للحفاظ على مكانته  لحسن الحظ   كان الماس قادرًا على التكون فقط لأنه صمد ببسالة أمام الإجهاد الخارجي الشديد تحت أطنان من الصخور ، لذلك اعتادوا على التعامل مع الضغط!

Advertisements