世界上唯一比钻石还硬的东西是什么?

世界上唯一比钻石还硬的东西是什么?,第1张

钻石还硬的东西是ADNR。

位于法国的欧洲同步辐射实验室对这种材料的结构和进行了研究。X射线分析显示,ADNR的密度比钻石还要高02%—04%,其耐高压能力比所有已知材料更强。科学家说,普通钻石的硬度来源于碳原子间非常强的原子键,而ADNR的硬度比钻石还高是由于它通过而形成。

领导该试验的Dubrovinskaia说:“看到我们的材料竟然可以将钻石刮花,我们感到非常激动和高兴。”她表示,这种材料具有非常广的工业应用前景,由于它能够,所以比钻石更适合地下挖掘或打磨坚硬的材料,同时也很容易进行大规模生产。

扩展资料:

据科学家介绍,ADNR物质是目前世界上最硬的物质,而且它的这个名号在未来一段时间内无法被其他的物质夺走。

它的本质是纳米级的晶型钻石,由于它如此特别的性质,因此它被广泛地应用在工业切割上。科学家表示,如果对聚合钻石纳米棒再进行加工的话,它能够做到削铁如泥。

ADNR的首次问世是在2003年,科学家利用同样有着超高硬度的石墨烯来制作了它。从聚合钻石纳米棒的结构来看,它是由石墨烯压缩而成的。

当多层石墨烯压缩成一块超钻石后,它的硬度自然不小。根据物理学上的定义,钻石的弹性模量在442到446Gpa左右,而超钻石能够达到491Gpa。

—ADNR

石墨内部的碳原子呈层状排列,一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连,碳与碳组成了六边形的环状,无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱,而层内三个碳原子联系很牢,因此受力后层间就很容易滑动,这就是石墨很软能写字的原因。 钻石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列,一个碳原子周围有4个碳原子相连,因此在三维空间形成了一个骨架状,这种结构在各个方向联系力均匀,联结力很强,因此使金刚石具有高硬度的特性。

虽然碳和钻石同样都是c元素构成的,但是他们的内在结构是完完全全不一样的,所以这也是导致碳和钻石差别巨大的重要原因。

石墨的内部结构排列是一个碳原子连接另外三个碳原子,排列的样子是呈现蜂巢式的多个六边形,每一层有微微的范德华引力,每个碳原子会释放一个电子。排列方式决定了硬度柔软,因为电子不饱和,会释放电子,导致石墨导电的特性。石墨的形成条件较为简单,可人工合成,导致是一种常见的化学物质。

钻石排列方式较与石墨就比较复杂,它是每个原子与周围的4个原子形成正四面体的结构,又叫做金刚石立方晶体结构,在晶体中碳原子都已SP3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键,构成正四面体,由于金刚石中的C-C键很强大,所以金刚石硬度特别大,熔点很高,又因为所有电子都形成共价键,没有游离电子,导致金刚石不导电。金刚石的形成条件很苛刻,人工不能合成不能达到珠宝层次,只能合成用于工业。

总的来说就是因为他们两种的原子排列顺序和密度不同,导致的巨大差距。钻石中的每个碳原子周围都有4个原子,并和中心碳原子保持等距离构成一个稳定的四面体,故其硬度较大,结构稳定。而碳并不是这样的。我们家里烧的碳的原子排列规律是呈正方体,所以钻石比碳坚硬。除非钻石有特殊的颜色,否则一般就的纯碳。

晶体机基本原理

晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。展开分析晶体的特征非常晦涩,如果没有系统的学习物理化学知识比较难以理解,但是对于大多数宝迷来说,只要学会与宝石鉴定相关的基础知识则足够。

晶体结构的透射电镜

通俗的说,晶体内部的结构是有规律的,而非晶体则没有这种内部排列的规律。举例说明:

非金属的碳原子通过共价键可以形成金刚石晶体,即钻石晶体。

钻石内部碳原子结构

钻石的成分是碳12原子,其结构特征是每个碳原子都有四个共价键(四个共用电子对),C原子间等间距排列,C-C键长为0154nm,原子间结构牢固,组成具有四个角相等的正四面体,形成一个钻石晶胞。同时,四个角又是其它四面体晶胞的一部分。由四面体组成的钻石,常见有立方体、八面体、菱形十二面体晶体。

由此可见,宝石晶体内部原子结构一定程度上决定了其外部晶体形状,同一元素,内部结构不同,晶体外在表现形状也不同。比如在石墨中碳原子先通过共价键形成层型分子,然后通过范德华力结合成晶体。

石墨内部碳原子结构

二、晶体形状的种类

结晶质矿物由单个或多个晶体组成。多晶矿物由多个小型晶体组成,需要借助显微镜才能看清楚的晶体构成的矿物称为隐晶矿。

结晶质矿物由若干称为晶面的平坦表面围成,这些晶面的方位确定了晶体的总体形状,称之为”习性“。具有自身习性的晶体呈现为特定的形状,而没有明确习性的晶体则形成块状。

1、金字塔形宝石晶体

IIA型钻石

2、针状晶体

针状金红石发金

3、棱柱形晶体

海蓝宝石棱柱晶体

4、块状晶体

青金石块状晶体

5、树枝状晶体

自然铜树枝状晶体

上面介绍了五种主要的晶体形状,不同元素可能结晶成相同形状,相同元素也可能结晶成不同形状,

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