Kāds ir spēcīgākais zināmais materiāls?

Atbilde uz šo jautājumu ir atkarīga no tā, kā jūs definējat “stiprs”, bet viscietākais vai vismazāk saspiežamais materiāls, kas šajā rakstīšanas laikā (2007. gada decembrī) ir agregēti dimanta nanostieņi (ADNR), oglekļa allotrops (šķirne), kas sastāv no ļoti daudz. saspiestas un savstarpēji saistītas nanocaurules. Apkopoto dimanta nanostieņu tilpuma modulis jeb cietības mērs ir 491 gigapaskāls (GPa), turpretim parastajam dimantam ir tikai 442 GPa modulis. Agregēti dimanta nanostieņi var saskrāpēt gan dimantu, gan īpaši cieto fullerītu, vēl vienu oglekļa allotropu, kas bija iepriekšējais cietības rekordists.

Pirmo reizi agregētos dimanta nanostieņus sintezēja fiziķi 2005. gadā Baireitas Universitātē Vācijā. Natālijas Dubrovinskas vadītā komanda izmantoja īpaši izstrādātu 5000 metrisko tonnu (5 miljonus kilogramu) smagu laktas presi paraugam, kas sastāvēja no parastajiem fullerēniem (pazīstams arī kā buckyballs, elements C60). Saspiežot šīs bumbiņas un uzsildot tās līdz 2500 Kelvina grādiem, bija iespējams izveidot šo jauno oglekļa allotropu. Materiāls sastāv no oglekļa nanocaurulēm, kuru diametrs ir no 5 līdz 20 nanometriem un katras garums ir aptuveni mikrometrs.

Agregētu dimanta nanostieņu fiziskais izskats ir līdzīgs metālam, kas izkliedē dažādu krāsu gaismu, piešķirot tai nedaudz varavīksnei līdzīgu virsmu. Tas, ka tas izskatās kā metāls, ir neparasti, jo citi oglekļa alotropi (kvēpi, grafīts, dimants utt.) to dara reti, izņemot, iespējams, grafītu.

Agregētie dimanta nanostieņi ir arī blīvāki par dimantu ar koeficientu 0.2–0.4%, padarot tos par visblīvāko zināmo oglekļa formu. Tiek uzskatīts, ka materiāla cietību veicinošs faktors ir to veidojošo nanostieņu nejaušā orientācija. Tā kā nanostieņu fiziskā struktūra ir smalka sieta, piemēram, Kevlar®, materiāls ir arī neplīstošs, atšķirībā no dimanta.

Testēšana ir parādījusi, ka tērauda apstrādei izmantojot agregētus dimanta nanostieņu instrumentus, tiek iegūts instruments, kas nolietojas lēnāk nekā dimants un nodrošina lielāku precizitāti. Kad kļūst ekonomiski iespējams masveidā ražot agregētu dimanta nanostieņus, tie patiešām var aizstāt dimantus kā rūpniecisku abrazīvu un materiālu instrumentu uzgaļiem.