En contemplar el material més dur del món inventat per l'home, la majoria de persones immediatament pensen en els diamants. I és que sens dubte es tracta d'un dels materials més rígids del planeta. No obstant això, hi ha materials que superen fins i tot els diamants en termes de durabilitat i resistència.
En aquest article explicarem quin és el material més dur del món i què és el que fa dur a una substància.
Què és la duresa
Quan parlem en termes de puresa, la duresa duna substància ve determinada per la seva composició atòmica i molecular. Aquesta composició es pot crear mitjançant un nombre infinit de combinacions possibles, i la combinació específica d'elements de cada material és el que en última instància en determina els atributs químics i físics únics.
A causa de la seva estructura atòmica, el carboni és un material excepcionalment únic. Tot i tenir només sis protons dins del seu nucli, el carboni és capaç de formar nombrosos enllaços complexos gràcies a la versatilitat de les geometries d'enllaç. També és digna de menció la capacitat del carboni per combinar-se amb ell mateix, especialment a altes pressions, on es pot generar una xarxa cristal·lina estable. En aquestes condicions ideals, els àtoms de carboni poden crear una estructura notablement duradora coneguda com a diamant.
Des de l'aparició de la nanotecnologia, ara es reconeix que hi ha almenys sis classificacions de substàncies que superen la resistència dels diamants. A més, és molt probable que aquesta quantitat augmenti en el futur.
El material més dur del món
Wurtzita
La wurtzita és famosa per la seva excepcional durabilitat, sovint comparada amb la força del magma endurit d'un volcà. Utilitzant àtoms diferents del carboni, és possible generar un vidre amb nitrur de bor (BN) com un dels components. Això crea nombroses possibilitats a mesura que els elements cinquè i setè de la taula periòdica uneixen les forces. La combinació resultant pot existir en diverses formes, incloent amorfa (no cristal·lina), hexagonal (semblant al grafit), cúbica (una mica més tova que el diamant) i wurtzita.
De totes les variacions possibles, la forma final és la més estranya i tremendament àrdua de produir. La wurtzita sorgeix únicament durant les erupcions volcàniques i s'ha trobat en quantitats limitades, per la qual cosa les propietats exactes de duresa no s'han provat a major escala. Tot i això, la wurtzita constitueix un tipus diferent de xarxa cristal·lina, que és tetraèdrica en lloc de cúbica centrada en les cares. Les darreres simulacions indiquen que supera el diamant en un 18% quant a duresa.
Lonsdaleita
La lonsdaleita és un mineral la duresa del qual és un tema d'interès, particularment en el camp de la investigació de meteorits. Si imaginéssim un escenari on un meteorit que conté carboni, específicament grafit, entrés a l'atmosfera terrestre i entrés en contacte amb el nostre planeta, seria lògic suposar que aquest cos estaria extremadament calent en impactar. Tot i això, la veritat és que només les capes exteriors del meteorit estarien subjectes a escalfament, mentre que l'interior roman fred durant la major part del seu viatge a la Terra.
Després de l'impacte, les forces internes exercides no tenen paral·lel amb cap altre fenomen natural a la superfície terrestre. Aquesta immensa pressió fa que el grafit pateixi una transformació, donant com a resultat una estructura altament cristal·lina. A diferència del diamant, aquesta estructura no és cúbica sinó hexagonal, cosa que produeix una duresa que supera el diamant en un 58%.
Dyneema
Dyneema és una fibra que se sap més forta que l'acer. Allunyant-nos de les substàncies naturals, passarem als materials sintètics. Quan es parla de Dyneema, és important assenyalar que és un polímer de polietilè termoplàstic amb una característica extraordinària: el seu pes molecular és altíssim. La majoria de molècules consten de cadenes d'àtoms que tenen un total d'uns pocs milers d'unitats de massa atòmica (protons i/o neutrons).
Tot i això, l'UHMWPE (polietilè de pes molecular ultra alt) conté cadenes amb una massa molecular de milions d'unitats de massa atòmica. Cadenes tan llargues donen com a resultat interaccions intermoleculars millorades, cosa que en última instància crea Dyneema, un material increïblement robust. De fet, compta amb la resistència més gran a l'impacte de tots els termoplàstics reconeguts. Aquest material és tan fort que supera totes les altres cordes d'amarratge i remolc del mercat. Fins i tot té la capacitat d'aturar bales tot i ser més lleuger que l'aigua. De fet, Dyneema és quinze cops més resistent que una quantitat igual d'acer.
Aliatge metàl·lic amorfa o vidre metàl·lic
Dues propietats crucials de totes les substàncies físiques són la resistència, o la quantitat de força que pot suportar, i la tenacitat, o la capacitat per resistir la fractura. Fem servir com a exemple la ceràmica: és fort, però no gaire dures; poden trencar-se fins i tot amb un impacte menor. Tot i això, un grup de científics i investigadors va descobrir el 2011 un nou tipus de vidre de microaliatge, compost per cinc elements: fòsfor, silici, germani, plata i pal·ladi. Aquest material innovador és més durador que no pas l'acer.
Buckypaper
Des de finals del segle XX s'ha establert que hi ha un tipus de carboni més resistent que els diamants: els nanotubs de carboni. En disposar els àtoms de carboni de forma hexagonal, s'obté una estructura cilíndrica sòlida que és més estable que qualsevol altra estructura descoberta per l'home. Cada nanotub té entre 2 i 4 nanòmetres de diàmetre, però cadascú és impressionantment resistent i durador. Els nanotubs de carboni pesen només el 10% de l'acer, però la seva resistència és centenars de vegades més gran. També són resistents al foc, tenen una excel·lent conductivitat tèrmica i tenen notables capacitats de blindatge electromagnètic. Aquest material té diverses aplicacions en camps com ara la física de materials, l'electrònica, la tecnologia militar i la biologia.
Com poden veure, hi ha materials que han destronat el diamant com a material més dur del món. Espero que amb aquesta informació pugueu conèixer més sobre el material més dur del món i les seves característiques.