Wat is het sterkste bekende materiaal?

Het antwoord op deze vraag hangt af van hoe u "sterk" definieert, maar het moeilijkste, of minst samendrukbare, bekende materiaal van dit schrijven (december 2007) zijn geaggregeerde diamant nanoroden (ADNR's), een allotroop (variëteit) van koolstof bestaande uit zeer gecomprimeerde en onderling verbonden nanobuisjes. Geaggregeerde diamanten nanostaven hebben een bulkmodulus of hardheidsmaat van 491 gigapascal (GPa), terwijl conventionele diamant slechts een modulus van 442 GPa heeft. Geaggregeerde diamanten nanostaafjes kunnen zowel diamant als ultrahard fulleriet krassen, een ander allotroop van koolstof dat de vorige recordhouder was voor hardheid.

Geaggregeerde diamanten nanostaafjes werden voor het eerst gesynthetiseerd door natuurkundigen in 2005 aan de Universiteit van Bayreuth in Duitsland. Het team, geleid door Natalia Dubrovinskaia, gebruikte een op maat ontworpen aambeeldpers van 5000 ton (5 miljoen kilogram) op een monster bestaande uit conventionele fullerenen (ook bekend als buckyballs, het element C60). Door deze buckyballs samen te drukken en te verwarmen tot 2500 graden Kelvin, was het mogelijk om deze nieuwe allotrope van koolstof te maken. Het materiaal bestaat uit koolstofnanobuizen met diameters tussen 5 en 20 nanometer en lengtes van ongeveer een micrometer elk.

Het fysieke uiterlijk van geaggregeerde diamanten nanostaafjes is vergelijkbaar met dat van een metaal dat verschillende kleuren licht verstrooit, waardoor het een enigszins regenboogachtig oppervlak heeft. Dat het lijkt op een metaal is ongebruikelijk omdat koolstof andere allotropen (roet, grafiet, diamant, enz.) Zelden doen, behalve misschien grafiet.

Geaggregeerde diamanten nanostaafjes zijn ook dichter dan diamant met een factor van 0,2 - 0,4%, waardoor ze de meest dichte vorm van koolstof zijn die bekend is. Een factor die bijdraagt ​​aan de hardheid van het materiaal is de willekeurige oriëntatie van de nanostaafjes waaruit het bestaat. Omdat de fysieke structuur van de nanostaafjes een fijne maas is, zoals Kevlar®, is het materiaal ook onbreekbaar, in tegenstelling tot diamant.

Testen hebben aangetoond dat het gebruik van geaggregeerde diamantgereedschap met nanostaven om staal te bewerken een stuk gereedschap oplevert dat langzamer slijt dan diamant en een hogere precisie mogelijk maakt. Wanneer het economisch haalbaar wordt om geaggregeerde diamanten nanostaafjes in massa te produceren, kunnen ze inderdaad diamanten vervangen als industrieel schuurmiddel en materiaal voor tooltips.