هل تمكن العلماء حقاً من تصنيع مادة أصلب من الماس؟
أصلب من المــــاس؟ ربمـــا!
لو سألت معظم الناس ما هي المادة الأصلب على هذا الكوكب ستجد الاجابة واحدة، حاسمة عند الجميع : المــاس. اشتقت كلمة " ماس Diamond " من الكلمة اليونانية " Adamas " : بمعنى " الذي لا يُكسر " أو " الذي لا يُقهر ". وبسبب قساوة الماس العالية جداً فإنه يستخدم في القص والتقطيع مما جعله مطلوباً دائماً لآلاف السنين. حاول العلماء - ولعقود - ايجاد بديل عن الماس يكون أرخص، واقسى وأكثر عملية.
لكن، هل هناك حقاً ما هو أصلب من الماس؟
قبل أن نُجيب عن هذا السؤال علينا أن نعرف لماذا يتميز الماس بقساوته الهائلة على الرغم من أنه يتكوّن من نفس العنصر - الكربون - الذي يكوّن الفحم، الهش للغاية.
الاجابة بسيطة : التركيب البلوري. في حالة الماس فإن اليكترونات الكربون الموجودة في المدار الأخير- وعددها أربعة - تتشارك مع أربع ذرات كربون أخرى مكوّنة رابطة قوية للغاية ، وبلورة رباعية الأسطح صلبة جداً.
هناك مقاييس عدة للصلابة، منها مقياس موس - الذي يحصل فيه الماس على اعلى تقييم ( اصلب مادة ) ودرجته 12. وهناك مقياس Vicker الذي يحصل فيه الماس على درجة ( 70 - 100 )GPA.
مشكلة الماس أنه ورغم صلابته الهائلة إلا أنه وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى حد يفوق 800° مئوية فإنه يصبح غير مستقر كيميائياً ويتفاعل مع الحديد مما يجعله غير مناسب للأعمال الانشائية والأبنية.
ونتيجة عقود من البحوث وجد العلماء عدة مواد قد تعطي نتائج مشابهة للماس الطبيعي :
نيتريد البورون BN : صُنع لأول مرة عام 1957، وهو مشابه للكربون في قدرته على بناء بلورات مختلفة الشكل. في بلورته المكعبة يمتلك نيتريد البورون تركيباً مشابهاً للماس، لكن بدلاً من الكربون هناك ذرات البورون والنيتروجين. يتميز هذا المركب بأنه مستقر كيميائياً مما يجعله مناسباً لعمليات تغطية الرؤوس المعدنية الخاصة بعمليات الانشاء والحفر والقطع. لكن على مقياس Vicker فإنه يحصل على 50 GPA. وعلى الرغم من أن نيتريد البورون عندما يترتب على شكل بلورة سداسية ( Hexagonal Form w - BN ) فإن صلابتها تصل إلى 80 GPA. لكن هذا المركب نادر للغاية في الطبيعة ومن الصعب انتاجه بكميات تجارية.
الماس الصناعي : تم صنعه أول مرة في خمسينيات القرن الماضي.عادةً ما يقال عنه أنه أصلب من الماس الطبيعي بسبب اختلافه في التركيب. يصنع الماس عن طريق تعريض الجرافيت إلى ضغط وحرارة مرتفعين يُجبر ذرات الكربون على اعادة ترتيب نفسها في بلورات مشابهة لبلورات الماس الطبيعي. لكنها عملية بطيئة للغاية ومكلفة. بعض الماس المصنّع وصلت صلابته إلى 200 GPA .
مادة Q - Carbon : صُنع في جامعة شمال كارولينا وذلك عن طريق تسخين ذرات الكربون غير المتبلورة عن طريق نبضات ليزرية عالية الطاقة والسرعة حتى درجة 3700° مئوية ثم تبريدها بسرعة ( Quenching، ومن هنا جاء الاسم ). يعتقد العلماء أن Q - Carbon اصلب 60% أكثر من الماس،
ليست هناك تعليقات: