Was ist das stärkste bekannte Material?
Die Antwort auf diese Frage hängt davon ab, wie Sie "stark" definieren, aber das härteste oder am wenigsten komprimierbare bekannte Material, das zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung (Dezember 2007) bekannt ist, sind aggregierte Diamantnanostäbe (ADNRs), ein Allotrop (eine Kohlenstoffsorte) mit hohem Kohlenstoffgehalt komprimierte und miteinander verbundene Nanoröhren. Aggregierte Diamantnanostäbe haben ein Volumenmodul oder Härtemaß von 491 Gigapascal (GPa), während herkömmlicher Diamant nur ein Modul von 442 GPa hat. Aggregierte Diamant-Nanostäbe können sowohl Diamant als auch ultraharten Fullerit zerkratzen, ein weiteres Allotrop aus Kohlenstoff, das der bisherige Rekordhalter für Härte war.
Aggregierte Diamantnanostäbe wurden erstmals 2005 von Physikern an der Universität Bayreuth in Deutschland synthetisiert. Das Team unter der Leitung von Natalia Dubrovinskaia verwendete für eine Probe aus konventionellen Fullerenen (auch Buckyballs genannt, das Element C60) eine maßgeschneiderte 5 Millionen Kilogramm schwere Ambosspresse. Durch Komprimieren dieser Buckyballs und Erhitzen auf 2500 Grad Kelvin konnte dieses neue Kohlenstoff-Allotrop erzeugt werden. Das Material besteht aus Kohlenstoffnanoröhren mit Durchmessern zwischen 5 und 20 Nanometern und Längen von jeweils etwa einem Mikrometer.
Das physikalische Erscheinungsbild aggregierter Diamantnanostäbe ähnelt dem eines Metalls, das verschiedene Lichtfarben streut und ihm eine leicht regenbogenähnliche Oberfläche verleiht. Dass es wie ein Metall aussieht, ist ungewöhnlich, da die anderen Allotrope von Kohlenstoff (Ruß, Graphit, Diamant usw.) selten auftreten, außer vielleicht Graphit.
Aggregierte Diamant-Nanostäbe sind um einen Faktor von 0,2 bis 0,4% dichter als Diamant, was sie zur dichtesten Form von Kohlenstoff macht, die bekannt ist. Ein Faktor, der zur Härte des Materials beiträgt, ist vermutlich die zufällige Ausrichtung der Nanostäbe, aus denen es besteht. Da die Nanostäbe wie Kevlar® eine feine Maschenstruktur aufweisen, ist das Material im Gegensatz zu Diamant auch bruchsicher.
Tests haben gezeigt, dass bei der Bearbeitung von Stahl mit aggregierten Diamant-Nanostab-Werkzeugen ein Werkzeug erhalten wird, das langsamer abnutzt als Diamant und eine höhere Präzision ermöglicht. Wenn es wirtschaftlich machbar wird, aggregierte Diamantnanostäbe in Massenproduktion herzustellen, können sie Diamanten als industrielles Schleifmittel und Material für Tooltips ersetzen.