Самый твердый минерал в природе

Содержание

  1. Отличный теплопроводник
  2. Сравнение твердости
  3. Где использовался алмаз
  4. Использование в медицине
  5. Использование в электрике
  6. Использование в космической промышленности
  7. Синтез алмаза

Самый твердый минерал в природе – алмаз. Его можно увидеть в составе углеводов, аминокислот, а так же многих важных для человека жирных кислот, способен образовывать миллионы самых разных конструкций с другими химическими соединениями, а исходя из своей структуры, имеет отличающиеся друг от друга механические свойства. В основе алмаза находится углерод, из которого так же состоит мягкий карандашный грифель. Что привело к такой уникальности? Где используется самый твердый минерал и в чем заключается его ценность?

самый твердый минерал

Отличный теплопроводник

Уже в древности, люди знали о невероятной плотности алмаза. С древнегреческого языка этот слово переводится, как «несокрушимый». Тысячи лет назад ним торговали на территории Египта и Индии. Европейцы познакомились с алмазом позже. Произошло это во времена Александра Макидонского, который привез его вместе с другими захваченными у врага артефактами. В Древней Греции люди считали, что этот камень является слезами богов, чудом попавшими на землю.

алмаз

Однако, ученые доказали, что сила этого минерала отнюдь не в магии или мистике. Такую прочность ему обеспечивают уникальные связи между составляющими его атомами и структурной решетке, которая имеет вид тетраэдров. Подобная структура дает возможность алмазу отлично проводить тепло. Например, если бы кто-то сделал из него чайную ложечку, то нею невозможно было бы пользоваться по назначению, так как при ее прикосновении к кипятку, потому что человек моментально получил бы ожог.

Сравнение твердости

Пытаясь выяснить, какой минерал является самым прочным, немецкий ученый Карл Моос еще в начале XIX века создал специальную шкалу, используя значений которой оценивался этот показатель. Она включала в себя 10 пунктов.  За основу брался какой-то природный минерал, а ему в свою очередь присваивалась определенная отметка на шкале.

На первом месте был самый мягкий из них, а на последнем (10) – соответственно самый прочный. Далее проводились эксперименты, во время которых опытный образец царапался определенным материалом, который был взят за основу при составлении шкалы прочности. Например, если образец можно было повредить флюоритом, занимающим 3 строчку, но нельзя поцарапать гипсом, размещенным на 4 позиции, то испытуемому образцу присваивалась твердость, равная 3 по данной шкале.

твердый минерал

В результате было определено, что самым твердым минералом является именно алмаз. Несмотря на то, что шкалу ученого Мооса создали более 200 лет назад, ученые пользуются нею по сей день.

Где использовался алмаз

На протяжении многих столетий, алмаз использовался исключительно для создания дорогих ювелирных украшений. Но во времена бурного развития промышленности, ученые все чаще стали обращать внимание на его уникальные физические свойства.

В промышленности в начале использовали природные камни, которые не подлежали огранке, то есть в них были определенные дефекты, не дававшие возможность ювелиру использовать их для своих творений. Такие алмазы получили название – технические.

использование алмаза

Со временем потребность в изготовленных из минерала инструментах возросла. Например, в строительстве большую популярность получили алмазные сверла. Их достоинство состоит в том, что такие сверла не дают трещин обрабатываемого материала. К тому же с их помощью можно качественно и легко обработать самые разные материала: от камня до металла.

Использование в медицине

Самый твердый минерал используется не только для грубой обработки различных твердых материалов. Свое применение он нашел и в медицине, где из него делают инструменты, используемые во время самых сложных операций, требующих аккуратного и тонкого разреза тканей.

К тому же имеющие алмазную обработку медицинские инструменты, в частности скальпели, остаются очень острыми очень долго, что позволяет существенно сэкономить на их замене.

алмаз в медицине

Использование в электрике

В настоящее время, еще одной областью применения минерала стала электроника. К примеру, для создания микросхем, алмаз используется в качестве подложки. Изготовленная по такой технологии техника отличается устойчивостью к резким изменениям напряжения или температуры. В телекоммуникации их применяют для быстрой и надежной передачи данных без помех. Особенностью материала стала возможность передавать разночастотные сигналы в пределах одного кабеля одновременно.

алмаз в электрике

Использование в космической промышленности

Благодаря своей прочности, алмазу не страшны химически-агрессивные условия. Физики предложили использовать его в квантовой физике и во время космических полетов.

Синтез алмаза

Так как спрос на данный материал стал превышать его предложение, ученые предложили метод его искусственного синтезирования. В результате длительных экспериментов, им все же удалось сделать качественный аналог природного минерала. Поэтому сегодня их производство получило промышленные масштабы.

В настоящее время используется несколько способов его синтеза. Первый – предполагает создать специальные условия, которые будут максимально похожи на естественные. Для этого необходимо большое давление и сверхвысокие температуры.

синтез алмаза

Второй способ дает возможность получить его из пара. Для этого требуется пленочная технология, при которой тончайшая пленка из алмазных кристаллов наносится на кромку изготавливаемого инструмента. Более всего этот метод стал популярным при производстве медицинских инструментов.

Третий способ предполагает создание россыпи кристаллов благодаря детонации и моментальному охлаждению.

Добавить комментарий