مادة أقوي من الماس

 

الماس سداسية الصنع أكثر صلابة من الماس الطبيعي

 بواسطة  جامعة ولاية واشنطن  

عرفان : صورة من pixabay / public domain

 

أقوى مادة في الطبيعة تتعرض الان لمنافسة شديدة. لأول مرة ، يمتلك الباحثون أدلة دامغة على أن الماس سداسي البلورة  من صنع الإنسان أكثر صلابة من الألماس المكعب الموجود في الطبيعة وغالبًا ما يستخدم في المجوهرات.

تم تسميتها باسم الماس سداسي البلورة  بسبب بنيتها البلورية، وقد عثر العلماء على الماس سداسي البلورة  في بعض مواقع سقوط النيازك ، وتم صنع البعض الآخر في المختبرات ، ولكن تلك الماسات كانت إما صغيرة جدًا أو قصيرة العمر لا يسمح بقياس تأثيرها . 

الآن ابتكر العلماء في معهد فيزياء الصوتيات بجامعة ولاية واشنطن الماس سداسي البلورة  الأضلاع كبيرة بما يكفي لقياس صلابتها باستخدام  الموجات الصوتية .  تم تفصيل النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بحثية حديثة في Physical Review B. (وهي نشرة دورية تختص بدراسة فيزياء المواد والمادة المكثفة في أمريكا)

 

قال يوجيندرا جوبتا، مدير معهد فيزياء الصدمات وكاتب الدراسة: "الماس مادة فريدة جدًا، وهي ليست الأقوى فقط – بل تتمتع بخصائص بصرية جميلة وموصلية حرارية عالية جدًا. لقد صنعنا الآن الشكل السداسي من الماس، الذي تم إنتاجه خلال تجارب تتناول تأثير الضغط الناشئ من الصدمات، وهو أكثر كثافة وأقوي بشكل ملحوظ من الأحجار الكريمة العادية ".

لطالما أراد الباحثون إنشاء مادة أقوى من الماس الطبيعي ، والتي ستكون أضافة متنوعة الاستخدامات في مجالات الصناعة. في حين أفترضت العديد من النظريات أن الماس سداسي البلورة  الشكل سيكون أقوى ، فإن الدراسة من جامعة ولاية واشنطن تقدم أول دليل تجريبي موثق على أنها حقيقة .

قائد فريق البحث ترافيس فولز، وهو الباحث للحصول على الدكتوراه في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، في رسالته في جامعة ولاية واشنطن عن تكوين الماس سداسي البلورة باستخدام الجرافيت. في هذه الدراسة، استخدم فولز وجوبتا البارود والغاز المضغوط لدفع أقراص الجرافيت الصغيرة بحجم عملات فئة العشرة سنتات تقريبًا بسرعة حوالي 15000 ميل في الساعة لتصطدم بمادة شفافة. أثرت موجات الصدمة على الأقراص وحولتها بسرعة إلى ماس سداسي البللورة.

مباشرة بعد الاصطدام، استخدم الباحثون موجة صوتية صغيرة واستخدموا الليزر لقياس انتقالها خلال الماس المنتج. من المعروف ان  الصوت يتحرك بشكل أسرع خلال المواد الأكثر صلابة. في السابق كانت أقصي سرعة للصوت يتحرك  بها خلال الماس المكعب ؛ ولكن لاول مرة تحرك بشكل أسرع في الماس سداسي البلورة  الذي تم إنشاؤه في المختبر .

حدثت كل عملية في أجزاء من المليار من الثانية، أو النانو ثانية، لكن الباحثين تمكنوا من إجراء قياسات الصلابة قبل أن يدمر تأثير السرعة العالية الماس المستحدث.

تعرف الصلابة: على انها قدرة المادة على مقاومة التشوه تحت ـ تاثير القوة أو الضغط - على سبيل المثال، الصخر هو أكثر صلابة من المطاط حيث ينثني المطاط عند الضغط عليه.

اما الصلادة: فهي مقاومة الخدش أو أحداث تشوهات السطح الأخرى.

قال فولز: إن المواد الأكثر صلابة بشكل عام تكون أكثر صلادة. في حين أن الباحثين لم يتمكنوا من تعريض الماس سداسي البلورة  لاختبار الصلابة مباشرة ، ولكن من خلال قياس صلابة الماس الناتج ، يمكنهم تقديم استنتاجات حول صلادته.

وأضاف إذا تقدم العلم إلى المرحلة التي يمكن فيها إنشاء الماس سداسي البلورة المصنوع في المختبر والحفاظ عليه، فسيكون له مجموعة كبيرة من الاستخدامات.

قال فولز: "المواد الصلبة مفيدة لقدرات التشغيل الآلي ". " على سبيل المثال، يستخدم الماس منذ فترة طويلة في الماظات الحفر (مثاقيب تحفر الجبال وتقطع الصخور)، ولكن وبما أن الماس سداسي البلورة قد يكون أكثر صلادة من الماس المكعب، فقد يكون بديلاً ممتازًا لاستخدام الماس المكعب للمعالجة أو الحفر أو أي نوع من التطبيقات الصناعية الأخرى ".

في حين أن المزايا الصناعية واضحة، قال جوبتا:" من الممكن استخدام الماس سداسي البلورة يومًا ما في خواتم الخطبة. الماس المكعب المصنوع في المختبر حاليًا له قيمة أقل مقارنة بأقرانه الطبيعيين ، ولكن من المحتمل أن يكون الطلب المستقبلي علي الماس سداسي البلورة  أكثر .

قال غوبتا: "إذا تمكنا يومًا ما من إنتاجها وصقلها ، أعتقد أنها ستكون مطلوبة أكثر من   الماس المكعب   . "إذا قال لك أحدهم ،" انظر ، سأعطيك خيارًا بين ماستين   : أحدهما أكثر ندرة من الآخر.  أيهما برأيك ستختار؟ "