Vad är det starkaste kända materialet?

Svaret på denna fråga beror på hur du definierar ”starka”, men det hårdaste, eller minst kompressibla, kända materialet i detta skrift (december 2007) är aggregerade diamantnanoroder (ADNR), en allotrop (variation) av kol som består av mycket komprimerade och sammanlänkade nanorör. Aggregerade diamant nanoroder har en bulkmodul, eller hårdhetsmått, av 491 gigapascals (GPa), medan konventionell diamant endast har en modul på 442 GPa. Aggregerade diamant nanoroder kan repa både diamant och ultrahård fullerit, en annan kolotillskott som var den tidigare rekordhållaren för hårdhet.

Aggregerade diamant nanoroder syntetiserades först av fysiker 2005 vid University of Bayreuth i Tyskland. Teamet, ledat av Natalia Dubrovinskaia, använde en skräddarsydd 5000-ton (5 miljoner kilogram) städpress på ett prov bestående av konventionella fullerener (även känd som buckyballs, elementet C60). Genom att komprimera dessa buckyballs och värma dem till 2500 grader Kelvin, var det möjligt att skapa denna nya kolotototrop. Materialet består av kolananorör med diametrar mellan 5 och 20 nanometer och längder på ungefär en mikrometer vardera.

Det fysiska utseendet på aggregerade diamant-nanoroder liknar den hos en metall som sprider olika ljusfärger, vilket ger den en något regnbåge-liknande yta. Att det verkar som en metall är ovanligt eftersom kolens andra allotroper (sot, grafit, diamant, etc.) sällan gör, utom kanske grafit.

Aggregerade diamant nanoroder är också tätare än diamant med en faktor 0,2 - 0,4%, vilket gör dem till den mest täta kold formen av känt. En bidragande faktor till materialets hårdhet anses vara den slumpmässiga orienteringen av nanoroderna som utgör det. Eftersom den fysiska strukturen hos nanoroderna är ett fint nät, som Kevlar®, är materialet också krossligt, till skillnad från diamant.

Testning har visat att användning av aggregerade diamant nanorod-tippade verktyg för att bearbeta stål ger en verktygsdel som sliter ner långsammare än diamant och tillåter högre precision. När det blir ekonomiskt genomförbart att massproducera aggregerade diamantnanoroder kan de verkligen ersätta diamanter som ett industriellt slipmedel och material för verktygstips.