Меню

Какое давление выдерживает бриллиант

Найдены вещества прочнее алмаза

Издавна было принято считать, что самым прочным материалом в мире является алмаз. Фактически, это соответствует действительности, но некоторые вещества в определенных состояниях могут демонстрировать качества, превосходящие крепость алмаза. Китайские ученые вывели два сверхпрочных материала, один из которых можно обнаружить и в природе.

Физики из шанхайского университета Цзяо Туна обнаружили, что прочность некоторых особо редких элементов растет под внешним давлением. Под воздействием индентора – предмета, развивающего фиксированное давление на поверхность – испытуемые материалы демонстрировали существенные изменения внутренних свойств, вследствие чего их прочность начала существенно превосходить прочность алмаза.

Первым таким материалом стал искусственный минерал — вюртцитный нитрид бора. Термин «вюртцит» обозначает специфическую лучистую структуру кристалла и происходит от названия одноименного минерала. Сам по себе нитрид бора в любой структуре не обладает признаками сверхпрочности. Они начинают проявляться после появления давления.

При давлении индентора деформация кристаллической решетки приводит к перераспределению межатомных связей нитрида бора. В результате твердость минерала возрастает на 78 процентов, а показатель выдерживаемого давления становится равен 114 гигапаскалям. Это больше, чем у алмаза, который в аналогичных условиях выдерживает до 97 гигапаскалей.

Абсолютный рекорд прочности принадлежит другому материалу – лонсдейлиту. Эта редкая форма алмаза имеет шестигранную кристаллическую структуру, которая образуется только под воздействием внешних сил огромных мощностей. Кристаллы лонсдейлита можно обнаружить только в местах падения метеоритов или создать в лабораторных условиях.

В нормальных условиях лонсдейлит тоже не может конкурировать по прочности с алмазом, но под постоянным давлением его структура изменяется. Исследуя этот материал, ученые смогли зафиксировать новый абсолютный рекорд твердости – под воздействием индентора лонсдейлит выдерживает до 152 гигапаскалей, что на 58 процентов больше прочности алмаза.

Физики планируют продолжить эксперименты со сверхпрочностью, изучение которой поможет открыть новые технологии создания надежных конструкционных материалов. Однако на это могут понадобиться годы – синтезировать вюртцитный нитрид бора и лонсдейлит в лабораторных условиях очень сложно.

Встройте «Правду.Ру» в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или в Яндекс.Чат

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках.

Источник

Температура плавления и характеристики алмаза

Температура плавления алмаза — это одна из характеристик драгоценности, которая до сих пор не изучена в полном объеме. Камень имеет уникальные свойства, которые ценятся не только в ювелирном деле, но и в промышленности. И температура плавления не стала исключением из правил.

Некоторые минералоги и исследователи объясняют такие странные характеристики алмаза его космическим происхождением. То есть, предполагают, что материал попал на планету после падения большого количества метеоритов и остался в недрах земли.

Читайте также:  Как подключить реле давления электрика

Базовые характеристики алмаза

В качестве примера можно привести то, что алмаз обладает наивысшей твердостью по шкале Мооса, при этом камень хрупкий. Вещество является диэлектриком и изолятором. Алмаз обладает самой прочной упаковкой, то есть кристаллической решеткой. Структура состоит из одного атома углерода, который в природе является горючим и имеет аллотропные модификации. Самой известной формой элемента, помимо алмаза, является графит.

Ученые неоднократно проводили опыты, а также эксперименты, которые были связаны с модификациями углерода. В частности, во время плавления хотели добиться и посмотреть, не будет ли перехода алмаза в графит и наоборот. Одними из последних исследователей, которые занимались вопросом плавления, была группа физиков из университета в Калифорнии. Опыт проводился в 2010 году, и целью ученых был перевод алмаза в жидкое состояние.

Температура плавления алмаза

Сложность заключалась в том, что с повышением температуры вещество превращается в графит. Поэтому, вместе с температурой, приходилось повышать и давление. Интересно, что в обратную сторону процесс провести нельзя: графит не превращается в алмаз без затравки даже под действием высоких температур.

Показатель плавления вещества

Если верить уже проведенным исследованиям, то показатели плавления алмаза находятся на таком уровне:

С доступом кислорода вещество сгорает при температуре 850-1000 градусов Цельсия. Алмаз горит синим пламенем, после чего исчезает бесследно, превратившись в углекислый газ. В этом убедились ученые из Италии Тарджони и Аверани на собственном опыте. Еще в 1694 году они решили провести эксперимент и соединить два мелких бриллианта в один крупный. Несколько попыток закончилось сгоранием драгоценностей.

  • Плавного расплавления добиться очень сложно. Для этого необходимо проводить эксперименты без доступа кислорода и в устройствах с переменой давления.
  • Без доступа кислорода горение алмаза происходит при повышении показателей температуры до 1800-2000 градусов Цельсия, и вещество превращается в графит.
  • Плавление происходит на уровне 3700-4000 градусов Цельсия, но достичь таких температур в лабораториях получается с большим трудом.

Кривую плавления алмаза построить тяжело, она получается аномальной, учитывается и наличие кислорода в процессе. Сходства и стандартов, как у других веществ, нет. Поэтому показатель неточный и может измениться после очередных экспериментов.

Ученые взяли алмаз небольшого веса, и плавление происходило под действием ударной волны. Волну создавали наносекундные лазерные импульсы. Жидкий алмаз, то есть расплавленный материал, действительно был получен в ходе эксперимента при давлении в 40 миллионов атмосфер.

Но при постепенном повышении давления и температуры до 50 000 по Кельвину на жидкой поверхности алмаза стали появляться твердые частицы. При этом неожиданным открытием стало то, что частицы не тонут в жидкости, а плавают, как кубики льда, напоминая айсберги. Жидкость не меняется и не кипит в процессе дальнейшего нагревания. При понижении давления и сохранении температуры на том же уровне частицы становились больше и склеивались в одно целое. В дальнейшем алмаз постепенно переходил в твердое состояние. Несколько «айсбергов» склеиваются между собой, жидкость не испаряется в процессе.

Читайте также:  Стоит ли снижать давление 130

В обычных условиях на земле такого состояния углерода добиться нельзя. Но исследователи думают, что в недрах таких планет, как Нептун и Уран, углерод содержится именно в таком кипящем состоянии. Там есть целые океаны кипящих алмазов.

Подтверждения или материалов на эту тему нет, но большинство ученых согласно с гипотезой. А также это предположение объясняет странное действие магнитных полей планет. Эти небесные тела являются единственными в Солнечной системе, у кого нет четких географических полюсов, они все время перемещаются. Тщательнее исследовать планеты не получается, поскольку моделирование ситуации на земле или отправление экспедиций к этим планетам — дорогостоящий и трудоемкий процесс.

А вот еще один эксперимент был посвящен превращению алмаза в углекислый газ. Для этого ученые воздействовали на алмаз мощными ультрафиолетовыми лучами, после чего в камне образовывались углубления в месте воздействия. Камень выгорает и переходит в газообразное агрегатное состояние.

Производство лазеров на основе алмазов — изобретение, не имеющее смысла. Такие приборы ломаются и становятся непригодными к использованию. Но, конечно, не стоит переживать о том, можно ли носить камень летом под действием солнца — обычный ультрафиолет не повредит алмазу. Чтоб удалить один микрограмм минерала, нужно выдерживать камень под ультрафиолетом почти 10 миллиардов лет.

Интересен и тот феномен, что во время пайки изделий с бриллиантами в ювелирных магазинах, камень поддается нагреванию и обработке. Часто ювелиры паяют изделия с бриллиантами. Но такие действия могут закончиться помутнением камня, и владельцу придется отдавать его на переогранку. Опасно находиться над горелкой бриллиантам с микротрещинами или другими повреждениями — хрупкий камень рассыплется на части.

Каждый эксперимент внес свой вклад в исследование вещества под названием алмаз. К сожалению, до конца феномен плавления алмаза объяснить не удается. Зато новым ученым есть к чему стремиться, поле для исследований готово и человечество ждет открытий. Характеристика алмаза пригодится в производстве и в искусственном выращивании вещества. А также она поможет в исследовании космоса.

Источник

5 забавных фактов об алмазах

Удивляемся раз!

30-каратный алмаз может выдержать давление веса Эмпайр Стейт Билдинг

Не поверите, 103-этажный небоскреб на Манхеттене не способен раздавить несокрушимый алмаз. Алмазы образуются, когда углерод подвергается чрезвычайно высоким температурам и давлению, образуя при этом новые атомы углерода. В течение этого времени атомы углерода образуют крепкую связь друг с другом, что приводит к нереальной прочности алмазов.

Читайте также:  Измерение давления на руке нога

Конечно алмазы, благодаря их прочности, используются в промышленных целях: алмазные сверла очень популярны, а резка стекла алмазом более чем популярна. 80 % всех алмазов используется в таких отраслях, как автомобильная, военная и даже оптическая. Промышленные алмазы обычно измельчают в порошок, до микронного размера.

Удивляемся – два!

Алмаз не самый твердый в мире минерал

Алмаз получает твердые 10 баллов по шкале Мооса, которая используется для классификации устойчивости к царапинам. Прочнее только Лонсдейлит, минерал, который образуется в результате падения метеорита. Если небесный камень сжать в промышленных условиях, то его прочность увеличится в несколько раз и он станет тверже алмаза более чем на 50 процентов.

Удивляемся – три!

Австралийские розовые и красные бриллианты скоро станут раритетом

Крупнейший в мире поставщик алмазов шахта Аргайл в Австралии добывает сегодня более 90% розовых и красных алмазов в мире. Рудник на грани истощения, закрытие планируют в 2020 году, бриллианты с оттенком крови добывали в Австралии с 1983 года, все это время у руля алмазной шахты стояла RioTinto, третья по величине в мире горнодобывающая компания.

Самое удивительное, что на каждый миллион необработаных алмазов, добытых на руднике Аргайл, приходится один полированый алмаз для продажи. Добытые за год бриллианты, весом более полкарата, уместятся на одной ладони.

Удивляемся – четыре!

Некоторым алмазам более трех миллиардов лет, что составляем 2/3 возраста планеты!

Многие бриллианты имеют возраст от одного до трех миллиардов лет, возраст Земли около пяти миллиардов лет. В начале времен температура на планете была безумно высокой, именно тогда бриллианты создавались в идеальных условиях на глубине 100 миль в глубь планеты, только вулканические извержения переносили алмазы на поверхность земли. Самые древние камни имеют темные пятнышки внутри, что говорит геологам о возрасте камней.

Удивляемся – пять!

Молодой пастух в Африке начал самую крупную алмазную лихорадку

В 1866 году пятнадцатилетний Эразм Якобс нашел причудливый желтый камень на берегу Оранжевой реки в Южной Африке. Сначала Джейкобс думал, что нашел просто красивый камень, но его сосед по сбору драгоценных камней, решил выкупить алмаз, позднее геммолог поставил оценку, находкой оказался необработанный алмаз весом 21,25 карата.

Этот алмаз вскоре был огранен весом 10,73 карата и стал известен как Eureka Diamond. Открытие Eureka Diamond привело к алмазной лихорадке в Кимберли.

Сначала времен драгоценные украшения из бриллиантов были самыми желанными для женщины и показывали уровень богатства и положение в обществе. Ничего не изменилось, самый древний минерал в мире так и занимает первые строчки в рейтинге драгоценных камней на планете.

Подписывайтесь на канал «Типичный ювелир» и оставляйте лайки и комментарии:)

Источник

Adblock
detector