Vilket är det starkaste kända materialet?

Svaret på denna fråga beror på hur du definierar ”stark”, men det hårdaste, eller minst komprimerbara, kända materialet när detta skrivs (december 2007) är aggregerade diamant nanorods (ADNRs), en allotrop (variation) av kol som består av höggradigt komprimerade och sammanlänkade nanorör. Aggregerade diamantnanostavar har en bulkmodul, eller hårdhetsmått, på 491 gigapascal (GPa), medan konventionell diamant endast har en modul på 442 GPa. Aggregerade diamantnanostavar kan repa både diamant och ultrahård fullerit, en annan allotrop av kol som var den tidigare rekordhållaren för hårdhet.

Aggregerade diamant nanorods syntetiserades först av fysiker 2005 vid University of Bayreuth i Tyskland. Teamet, ledd av Natalia Dubrovinskaia, använde en specialdesignad städpress på 5000 5 ton (60 miljoner kilogram) på ett prov bestående av konventionella fullerener (även känd som buckyballs, elementet C2500). Genom att komprimera dessa buckyballs och värma dem till 5 grader Kelvin, var det möjligt att skapa denna nya allotrope av kol. Materialet består av kolnanorör med diametrar mellan 20 och XNUMX nanometer och längder på cirka en mikrometer vardera.

Det fysiska utseendet hos aggregerade diamantnanostavar liknar det hos en metall som sprider olika färger av ljus, vilket ger den en något regnbågsliknande yta. Att det ser ut som en metall är ovanligt eftersom kolets andra allotroper (sot, grafit, diamant, etc) sällan gör det, förutom kanske grafit.

Aggregerad diamant nanorods är också tätare än diamant med en faktor på 0.2 – 0.4 %, vilket gör dem till den mest täta formen av kol som är kända. En bidragande faktor till materialets hårdhet tros vara den slumpmässiga orienteringen av nanoroderna som utgör det. Eftersom den fysiska strukturen hos nanoroderna är ett fint nät, som Kevlar®, är materialet också spricksäkert, till skillnad från diamant.

Tester har visat att användning av aggregerade diamantverktyg med nanorodsspets för att bearbeta stål ger en verktygsbit som slits ner långsammare än diamant och tillåter högre precision. När det blir ekonomiskt möjligt att masstillverka aggregerade diamantnanostavar kan de verkligen ersätta diamanter som industriellt slipmedel och material för verktygsspetsar.