¿Cuál es el material más duro en la tierra?

5. Carburo de boro:

Descubierto en el 19

siglo, el carburo de boro es una sustancia muy dura con la fórmula química B4C, es decir, la relación de boro a carbono es 4: 1. Este producto cerámico es muy usado y es el principal compuesto utilizado en la fabricación de chalecos antibalas, blindaje de tanques y muchos otros usos industriales. El compuesto tiene una propiedad única para absorber la radiación de neutrones y, por lo tanto, se utiliza en las centrales nucleares con fines de protección. El compuesto tiene la propiedad de ser estable en presencia de radiaciones ionizantes y otras sustancias químicas. También se usa en candados, boquillas de corte por chorro de alta presión, boquillas de chorro, revestimiento resistente al desgaste, blindaje antibalas, herramientas de corte, en los forros de freno para muchos vehículos.

4. Borazon:

Borazon también se llama nitruro de boro cúbico (CBN) y es la marca comercial de la forma cúbica de nitruro de boro. Cuando el boro y el nitrógeno se toman en la misma cantidad y se calientan a una temperatura de más de 1800 grados Celsius a 7 GPa, el compuesto resultante será el borazón. Lo mejor del borazón es que está disponible en abundancia y es muy barato. Por lo tanto, la mayoría de los perforadores prefieren el borazón sobre el diamante ya que los diamantes son caros. Además de ser un sustituto del diamante, el borazón también se utiliza para hacer herramientas de corte, cuchillas de sierra, cuchillos, agujas, rodillos, motores, engranajes, piezas aeroespaciales, piezas de turbinas, cuchillas, incluso cuchillos quirúrgicos, acero para pulir, rollos de papel, etc.

3. Diamante:

El diamante está hecho de átomos de carbono. Cuando los átomos de carbono se presurizan durante aproximadamente 1 a 3.300 millones de años, se forman diamantes. Como los diamantes se forman bajo una presión muy alta, son muy duros. Además, los enlaces entre los átomos de carbono en un diamante son hexagonales y, por lo tanto, son irrompibles. Debido a la propiedad del diamante de ser duro, los diamantes se usan comercialmente en industrias para perforar eficientemente y también para adornos. Y como la estructura del diamante es muy hermosa, se utilizan en joyería después de un corte y pulido adecuados. El diamante puede reflejar la luz, así como refractarse y atrapar la luz, y por lo tanto, brillan maravillosamente.

2. Lonsdaleita:

El mineral Lonsdaleite es un amarillo translúcido, marrón y está hecho de átomos de carbono, pero la disposición de estos átomos en Lonsdaleite es diferente de la disposición de los átomos de carbono en un diamante. La simulación de este mineral ha demostrado que puede sobrevivir a un estrés 58% mayor en comparación con el diamante. El mineral es muy raro y se forma naturalmente cuando el meteorito que contiene grafito cae sobre la tierra y golpea la superficie. Como el mineral es raro y no hay suficiente de este mineral presente en la tierra, los investigadores están tratando de encontrar una manera de producirlo en un laboratorio de alguna manera factible. La lonsdaleita es muy rara y, por lo tanto, no puede desperdiciarse en pruebas y estudios; por lo tanto, se debe producir más en el laboratorio.

1. Nitruro de boro de Wurtzita:

La estructura de Wurtzite es muy similar a la de un diamante, pero la diferencia es que no está compuesta de carbono, sino de otros átomos. La estructura de Wurtzite es más compleja que el diamante y, por lo tanto, la hace más fuerte que el diamante. El mineral existe naturalmente, pero en una cantidad muy pequeña que no se puede arriesgar en pruebas de laboratorio. Se forma durante esas erupciones volcánicas con alta presión y alta temperatura. La simulación ha demostrado que puede sobrevivir un 18% más de estrés en comparación con los diamantes. Los científicos creen que la fuerza se debe al proceso de reorientación de los enlaces flexibles. La estructura del nitruro de boro de Wurtzita se vuelve 80% más fuerte después del proceso de reorientación, y esto la convierte en la sustancia más dura que se encuentra en la tierra.

Durante mucho tiempo, el diamante natural fue considerado el material más duro que existe. Tiene una microdureza Vickers de H = 88-147GPa (depende de la orientación de la red cristalina) y una dureza Mohs de 10, por supuesto.
http://www.matweb.com/search/Dat

Sin embargo, esto se considera una pregunta abierta en la ciencia de los materiales. La mayoría de los materiales superduros no pueden tener su dureza probada, solo calculada por simulación numérica (Molecular Dynamics). La prueba de dureza depende de tener un penetrador que sea más duro que el material probado, lo cual es problemático. También la dureza es una propiedad anisotrópica y depende de la orientación del cristal; por lo tanto, se puede encontrar un material que es más duro que el diamante en una dirección y más blando en otras. El diboruro de renio es un material muy anisotrópico que una vez se consideró que superaba el diamante en una dirección, pero tiene una dureza general bastante mediocre, 22GPa.
http://en.wikipedia.org/wiki/Sup
http://en.wikipedia.org/wiki/Rhe

El nitruro de boro de Wurtzita y la lonsdaleita (hexagonal C) son dos materiales cerámicos que, cuando no contienen impurezas, se encuentran en simulaciones numéricas más duras que el diamante: Lonsdaleita: H = 152GPa vs H = 97GPa para diamante, para una cara <100> . Sin embargo, no se pueden encontrar o sintetizar suficientes cristales puros para medir la dureza. La lonsdaleita normal (impura) tiene una dureza de Mohs de 7-8.
http://www.newscientist.com/arti
http://en.wikipedia.org/wiki/Lon

Los nanorods ultraduros de Fullerita y Diamante Agregado son materiales sintéticos similares a diamantes que tienen un módulo de volumen más alto que el diamante y pueden rayarlo. Cuando se usan ADNR como penetrador, tienen una H = 310GPa mientras que la cara de diamante más dura, <111>, tiene H = 167GPa.
http://blog.adamnash.com/2007/05
http://en.wikipedia.org/wiki/Agg

Mi interpretación de todo esto es que los ADNR son más duros, pero el material a granel más duro sigue siendo el diamante.

El diamante es el material común más duro conocido. Recientemente, se descubrió que un material natural, la Wurtzita – Nitruro de Boro, tenía una mayor dureza que el Diamante; aunque debatido: nitruro de boro más duro que el diamante, pero solo momentáneamente

La dureza es una propiedad importante de los materiales y, a menudo, determina para qué se pueden usar, pero también es bastante difícil de definir. Para los minerales, la dureza del rasguño es una medida de cuán resistente es a ser rascado por otro mineral.

Hay varias formas de medir la dureza, pero generalmente se usa un instrumento para hacer una abolladura en la superficie del material. La relación entre el área superficial de la sangría y la fuerza utilizada para hacerla produce un valor de dureza. Cuanto más duro sea el material, mayor será el valor. La prueba de dureza Vickers utiliza una punta de diamante piramidal de base cuadrada para hacer la sangría.

El acero suave tiene un valor de dureza Vickers de alrededor de 9 GPa, mientras que el diamante tiene un valor de dureza Vickers de alrededor de 70 – 100 GPa. La resistencia del diamante al desgaste es legendaria y hoy el 70% de los diamantes naturales del mundo se encuentran en recubrimientos resistentes al desgaste para herramientas utilizadas en el corte, taladrado y rectificado, o como aditivos para abrasivos.

El material sintético nitruro de boro, producido por primera vez en 1957, es similar al carbono en el sentido de que tiene varios alótropos. En su forma cúbica (c-BN) comparte la misma estructura cristalina que el diamante, pero en lugar de átomos de carbono está formado por átomos de boro y nitrógeno unidos alternativamente. c-BN es química y térmicamente estable, y se usa comúnmente hoy en día como un recubrimiento de máquina herramienta superduro en las industrias automotriz y aeroespacial.

Pero el nitruro de boro cúbico sigue siendo, en el mejor de los casos, el segundo material más duro del mundo con una dureza Vickers de alrededor de 50 GPa. Inicialmente, se informó que su forma hexagonal (w-BN) era aún más dura, pero estos resultados se basaron en simulaciones teóricas que predijeron una fuerza de indentación 18% mayor que el diamante. Desafortunadamente, w-BN es extremadamente raro en naturaleza y difícil de producir en cantidades suficientes para probar adecuadamente esta afirmación mediante un experimento.

Más recientemente, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte crearon lo que describieron como una nueva forma de carbono, distinta de otros alótropos, e informaron que es más difícil que el diamante. Esta nueva forma se realizó calentando carbono no cristalino con un pulso láser rápido de alta potencia a 3.700 ° C y luego enfriándolo o “apagándolo” rápidamente, de ahí el nombre “Q-carbon”, para formar diamantes del tamaño de micras.

Los científicos descubrieron que el carbono Q es un 60% más duro que el carbono tipo diamante (un tipo de carbono amorfo con propiedades similares al diamante). Esto los ha llevado a esperar que el Q-carbono sea más duro que el diamante mismo, aunque esto aún no se ha probado experimentalmente. Q-carbon también tiene las propiedades inusuales de ser magnético y brillante cuando se expone a la luz. Pero hasta ahora su uso principal ha sido un paso intermedio en la producción de pequeñas partículas de diamante sintético a temperatura y presión ambiente. Estos nanodiamantes son demasiado pequeños para la joyería pero ideales como material de recubrimiento barato para herramientas de corte y pulido.

Referencia:

  1. Los investigadores encuentran una nueva fase de carbono, hacen diamantes a temperatura ambiente
  2. Actualización de la investigación: conversión directa de carbono amorfo en diamante a presiones y temperaturas ambientales en el aire
  3. Nueva fase de carbono, ferromagnetismo y conversión en diamante.

Durante un largo período de tiempo , Diamond se tituló como el material más duro de la Tierra, pero más tarde como un nuevo material, Wurtzite Boron Nitride (w-BN), tomó el título Desafortunadamente para w-BN, esta tenencia no duró lo suficiente y surgió un nuevo alótropo de carbono (diamante hexagonal) conocido como Lonsdaleite para reclamar el título.
Entonces, actualmente Lonsdaleite es el material más duro conocido en la Tierra.

No estoy seguro de si existe tal material, porque los humanos estamos creando materiales extremadamente duros en este momento, pero dos de los más difíciles son, el diamante nanocristalino y el diboruro de renio.

Ambos tienen una dureza mayor que 10 en la escala de dureza de Mohs que solo llega a 10.

El diamante es el material más duro más común.

El material más duro en la tierra es el nitruro de boro, tiene una estructura similar al átomo pero está hecho de átomos diferentes.

El diamante es el material más duro de la tierra.