如果問你,什麼東西是最硬的,你當然毫不意外地會回答是鑽石。
明明都是碳組成的,為什麼鑽石要比煤炭更堅固?
得益於碳的排列順序。
碳在加熱高溫再結晶的情況下可以由木炭變成石墨。
石墨又能比那層金剛石。
在電弧放電的作用下,石墨又可以形成單個或多個碳原子;
總之碳在地球的生態作用下太重要了,每個生命都是碳元素為基礎而存在的,也因此我們被稱為碳基生命。
言歸正傳,都是碳,鑽石排列的就是這麼堅固。
在德國礦物學家弗里德里希·莫氏設計的硬度標度--莫氏硬度標度中,透過給定材料與另外一個材料刮擦時所表現出的電阻的度量,範圍從0-10,鑽石的莫氏硬度就是最高的10,表示受刮擦的影響最小。
但是,一定要以莫氏的標準來規定硬度標尺嗎?
當然不;
之所以鑽石這麼牢固,是因為它是碳的同素異形體,由5個碳原子組成,它們在四面體晶格結構中彼此共享電子。這些碳原子之間的共價鍵非常牢固,在室溫下很難斷裂。
出於這種強大的共價鍵,鑽石的導電性特別差,不過導熱效能卻很好,所以鑽石經常出現在電子零件中,比如散熱器上面。
但是科學家的發現,打破了鑽石的神壇地位。
鑽石其實只要加熱到800℃以上,化學和物理性質會發生一定的改變,它們將會與鐵發生化學反應,所以鑽石一點也不適合用作對鋼材的加工上。
也是出於這一點,科學家們從來沒有放棄過尋找比鑽石更堅硬的材質。
這不,2009年上海交通大學和內華達大學的研究人員就發現了2種可以在硬度上打敗鑽石的材質;
其中一種就是纖鋅礦氮化硼(w-BN)
氮化硼的結構與鑽石差不多,可是因為它經過高溫加熱過,所以比鑽石更硬。
科學家認為,如果這種材料可以被大肆開發,將可以作為太空材料。
只不過這種材料不是隨隨便便就能找到的,它只在火山噴發後才能夠被發現。
所以雖然鑽石是丟掉了最硬的稱號,不過出於其普遍性,它還是能夠在消費者心中坐穩恆久遠的地位。