Gemaakt in het laboratorium, het meest resistente materiaal ter wereld: hier gaat het om
Wanneer je aan het hardste materiaal op aarde denkt, zullen je gedachten hoogstwaarschijnlijk uitgaan naar diamant. Dit antwoord is juist, maar alleen als we rekening houden met de elementen die zich in de natuur vormen. Als we echter ook producten beschouwen die kunstmatig door de mens zijn gemaakt, dan is het antwoord heel anders.
Waarom zijn diamanten het hardste natuurlijke materiaal ter wereld?
W.carter/ Wikimedia Commons - CC BY-SA 4.0
Diamant staat bekend om zijn ongelooflijke hardheid, een kenmerk dat voortkomt uit zijn dichte en robuuste kristallijne structuur. De kern van deze structuur zijn koolstofatomen, die extreem sterke en nauwe covalente bindingen met elkaar vormen. Deze verbindingen creëren een driedimensionaal netwerk dat de diamant zijn ongeëvenaarde weerstand tegen vervorming geeft.
Het is deze unieke moleculaire configuratie die diamant tot een van de hardste natuurlijke materialen maakt die momenteel bekend zijn.
Naast zijn hardheid heeft diamant nog een ander belangrijk kenmerk: een hoog smeltpunt. Deze eigenschap geeft aan dat diamant zeer hoge temperaturen nodig heeft om te smelten.
Deze eigenschap, gecombineerd met de kristallijne structuur, maakt dit materiaal niet alleen extreem hard, maar ook veerkrachtig onder verschillende soorten stress, waaronder thermische.
Wat ontdekten wetenschappers in het laboratorium?
Pexels
Een internationale groep wetenschappers uit Noord-Amerika, Europa en Rusland heeft een revolutionaire ontdekking gedaan door een stof te ontwikkelen die qua hardheid met diamanten kan wedijveren.
Dit nieuwe materiaal is gemaakt van een bepaalde soort koolstofnitride, een organische halfgeleider, die harder is gebleken dan kubisch boornitride, een materiaal waarvan bekend is dat het bijna net zo hard is als diamant.
Deze ontdekking is bijzonder belangrijk omdat theoretische natuurkundigen al in 1989 het bestaan van een vergelijkbare verbinding met deze uitzonderlijke eigenschappen hadden verondersteld. Maar pas nu zijn wetenschappers erin geslaagd het daadwerkelijk te synthetiseren.
Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift "Advanced Materials", werd geleid door Dominique Laniel van de Universiteit van Edinburgh.
Hoe werd het materiaal dat nog sterker is dan diamant gemaakt?
Pixabay
Om deze nieuwe koolstofnitride te maken, pasten de wetenschappers technieken toe die vergelijkbaar zijn met de technieken die worden gebruikt om diamanten te synthetiseren, waarbij extreem hoge druk en zeer hoge temperaturen worden gebruikt. Verrassend genoeg behield de verbinding zijn uitzonderlijke hardheid, zelfs bij kamertemperatuur en onder normale atmosferische omstandigheden.
De potentiële toepassingen van deze nieuwe stof zijn enorm, van het coaten van ruimteschepen en voertuigen tot het gebruik in zonnepanelen en snij- en boorgereedschap.
Deze ontdekking betekent een grote stap voorwaarts voor onze tijd, want diamant, dat bekend staat als de hardste natuurlijke stof op aarde, wordt momenteel ook gebruikt in veel toepassingen, maar is duur en moeilijk te produceren. De ontdekking van een harder alternatief materiaal zou daarom nieuwe grenzen kunnen openen op het gebied van techniek en materiaalkunde.
