Diamanter:Hårde, men skøre – hvorfor de ikke er ubrydelige

Diamanter:Hårde, men skøre – hvorfor de ikke er ubrydelige

Pixtawan/Getty Images

Diamanter er det hårdeste naturligt forekommende materiale på Jorden. Navnet stammer fra det oldgræske ord adámas , hvilket betyder "uovervindelig" eller "ubrydelig". Alligevel kan et slag fra en stålhammer knuse en diamant i små skår.

Hvordan kan noget være så hårdt og alligevel så skørt? Forvirringen stammer fra, hvordan "hårdhed" er defineret. I hverdagssprog betyder hårdt at være modstandsdygtig over for bøjning, skæring eller brud. Inden for materialevidenskab kvantificerer hårdhed et materiales modstand mod permanent, lokaliseret deformation. Forskere klassificerer hårdhed i tre typer:

• Ridshårdhed: målt ved at trække et hårdere materiale hen over overfladen og notere rilledybden.
• Rebound hårdhed: bestemmes ved at tabe et hammerlignende værktøj, der er tippet med et hårdere materiale, og måle springhøjden.
• Indryknings hårdhed: opnås ved at presse et hårdere materiale ind i overfladen under en fast kraft og måle fordybningsdybden.

Fordi intet materiale er hårdere end diamant, deformerer det altid værktøjet i stedet for at blive deformeret selv. Faktisk sætter diamanter den øvre grænse på de fleste hårdhedsskalaer. På Mohs-skalaen scorer diamant maksimalt 10.

Lav sejhed forklaret

Bjørn Wylezich/Getty Images

Mens hårdhed og sejhed ofte bruges i flæng i daglig tale, er de forskellige inden for materialevidenskab. Hårdhed måler modstand mod formændringer; sejhed måler et materiales evne til at absorbere energi før brud. Ved denne definition er gummi langt hårdere end diamant. En gummikugle kan absorbere et forhammerslag uden at gå i stykker, hvorimod en diamant splintres i utallige fragmenter ved det første slag.

Diamantens lave sejhed er forankret i dens krystalstruktur. Hvert carbonatom er kovalent bundet til fire naboer og danner et stift gitter, der modstår overfladedeformation. Denne samme stivhed gør imidlertid gitteret sårbart over for forskydningsspændinger. Når et stød forplanter sig gennem krystallen, støder det på spaltningsplaner - foretrukne brudretninger - der gør det muligt for bindinger at bryde hurtigt, hvilket får diamanten til at revne som et korthus.

Skæring af diamanter uden at knække dem

EgolenaHK/Shutterstock

Diamantskæringens delikate kunst udnytter materialets hårdhed, mens det respekterer dets skørhed. Da intet værktøj er hårdere end diamant, bruger fræsere save eller lasere med diamantspidser til at skære stenen i de ønskede vinkler. En stålkløver fremtvinger derefter rillelinjen og deler diamanten langs dens spaltningsplan. Stålets højere sejhed gør det muligt for det at modstå skærekraften uden at gå i stykker.

Efter den indledende opsplitning polerer fræsere facetterne ved hjælp af successive diamantslibemidler. Diamanten holdes i en cementeret holder, med den uønskede kant blotlagt. Den kant gnides mod en anden diamant for at fjerne materiale, hvilket skaber en flad flade. Den sidste polering bruger diamantpulversandpapir, hvilket sikrer en fejlfri finish.