الماس سخت ترین ماده طبیعی شناخته شده است. بیش از 70 درصد از الماس ها برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود و تقاضا برای مواد به طور مداوم در حال افزایش است. در این مقاله از گالری کاساندان به بررسی خواص الماس و کاربرد های آن می پردازیم. همراه ما باشید.
الماس چیست؟
الماس یک ماده معدنی نادر و طبیعی است که از کربن تشکیل شده است. هر اتم کربن در یک الماس توسط چهار اتم کربن دیگر احاطه شده و با پیوندهای کووالانسی قوی – قوی ترین نوع پیوند شیمیایی – به آنها متصل می شود. این چیدمان ساده، یکنواخت و محکم، یکی از بادوام ترین و همه کاره ترین مواد شناخته شده را به دست می دهد.
الماس سخت ترین ماده طبیعی شناخته شده است. همچنین از نظر شیمیایی مقاوم است و بالاترین رسانایی حرارتی را نسبت به سایر مواد طبیعی دارد. این ویژگی ها آن را برای استفاده به عنوان یک ابزار برش و برای استفاده های دیگر که در آن دوام لازم است مناسب می کند. الماس همچنین دارای خواص نوری خاصی مانند ضریب شکست بالا، پراکندگی بالا و درخشندگی آدامانتین است. این خواص کمک می کند تا الماس به محبوب ترین سنگ قیمتی جهان تبدیل شود و آن را قادر می سازد در لنزهای تخصصی که در آن دوام و عملکرد مورد نیاز است استفاده شود.
از آنجایی که الماس از عنصر کربن تشکیل شده است، بسیاری از مردم معتقدند که باید از زغال سنگ تشکیل شده باشد. این هنوز در بسیاری از کلاس های درس تدریس می شود – اما درست نیست!
حقایقی در مورد خواص و کاربردهای الماس
الماس طبیعی کریستال های کربنی است که در شرایط دما و فشار بالا که تنها در حدود 100 مایلی زیر سطح زمین وجود دارد، تشکیل می شود. معمولاً حدود 99.95 درصد کربن است. 0.05 درصد دیگر می تواند شامل یک یا چند عنصر کمیاب باشد که اتم هایی هستند که بخشی از شیمی ضروری الماس نیستند.
ساختار کریستالی الماس ایزومتریک است، به این معنی که اتم‌های کربن در همه جهات اساساً به یک شکل پیوند دارند.
ماده معدنی دیگر، گرافیت، نیز تنها حاوی کربن است، اما فرآیند تشکیل و ساختار کریستالی آن بسیار متفاوت است. نتیجه این است که گرافیت آنقدر نرم است که می توانید با آن بنویسید، در حالی که الماس آنقدر سخت است که فقط می توانید آن را با یک الماس دیگر خراش دهید.
بدون هیچ یک از این عوامل، الماس ممکن است فقط یک ماده معدنی دیگر باشد. با این حال، خوشبختانه، این ترکیب خاص از ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری، و فرآیند تشکیل به الماس ها ویژگی هایی می بخشد که آنها را خارق العاده می کند.
خواص سنگ الماس
علاوه بر سختی، الماس ترکیبی چشمگیر از خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی را ارائه می دهد:
- سختی
- ضریب اصطکاک پایین
- هدایت حرارتی بالا
- مقاومت الکتریکی بالا
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- استحکام بالا
- شفافیت نوری وسیع از ماوراء بنفش تا مادون قرمز
- مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی
- از نظر بیولوژیکی سازگار است
استفاده از الماس از زمان جنگ جهانی دوم به شدت رشد کرده است و از ترکیب منحصر به فرد خواص و افزایش در دسترس بودن مواد به عنوان روش های سنتز استفاده می شود.
- اجزای پوشیدن
- ابزار برش
- مدیریت حرارتی (به عنوان مثال در بسترها، پخش کننده های حرارتی و سینک های حرارتی)
- دستگاه های نیمه هادی
- اجزای نوری
- سایر برنامه های کاربردی با کارایی بالا
الماس چگونه تشکیل می شود؟
الماس ها بومی سطح زمین نیستند. در عوض آنها در دماها و فشارهای بالا که در گوشته زمین در حدود 100 مایلی زیر سطح زمین رخ می دهد، تشکیل می شوند. بیشتر الماس‌هایی که کشف شده‌اند توسط فوران‌های آتشفشانی با منبع عمیق به سطح زمین رسیده‌اند. این فوران‌ها از گوشته شروع می‌شوند و در مسیر بالا، تکه‌هایی از سنگ گوشته را پاره می‌کنند و بدون ذوب شدن به سطح زمین می‌رسانند. این بلوک ها از گوشته به عنوان xenoliths شناخته می شوند. آنها حاوی الماس هایی هستند که در شرایط دما و فشار بالا گوشته تشکیل شده اند.
مردم با استخراج سنگ‌هایی که حاوی گزنولیت‌ها هستند یا با استخراج خاک‌ها و رسوباتی که در اثر هوازدگی سنگ‌های الماس‌دار تشکیل شده‌اند، الماس تولید می‌کنند.
تصور می‌شود که برخی از الماس‌ها در شرایط دما/فشار بالا مناطق فرورانش یا مکان‌های برخورد سیارک‌ها تشکیل می‌شوند. برخی از آنها در شهاب سنگ ها به زمین تحویل داده می شوند. هیچ معادن تجاری الماس در ذخایری با این منشاء ایجاد نشده است.
الماس به عنوان یک سنگ قیمتی
الماس ها محبوب ترین سنگ های قیمتی جهان هستند. پولی که برای الماس خرج می شود، چندین برابر بیشتر از مجموع تمام سنگ های قیمتی دیگر است. بخشی از دلیل محبوبیت الماس به دلیل خواص نوری آن – یا نحوه واکنش آن با نور است. عوامل دیگر عبارتند از دوام، مد، سفارشی و بازاریابی تهاجمی آن توسط تولید کنندگان الماس. الماس به عنوان سنگ تولد برای ماه آوریل عمل می کند.
الماس ها درخشش بسیار بالایی دارند – بالاترین درخشش غیر فلزی – معروف به “آدامانتین”. درخشندگی بالای آنها به آنها این توانایی را می دهد که درصد بالایی از نوری را که به سطح آنها برخورد می کند منعکس کنند. این یکی از ویژگی هایی است که به سنگ های الماس “درخشش” می بخشد. و هنگامی که یک الماس به یک جواهر تبدیل می شود، زوایای وجهی طوری برنامه ریزی می شود که حداکثر مقدار نور را از سطوح داخلی آن منعکس کند.
الماس نیز پراکندگی بالایی دارد. همانطور که نور سفید از یک الماس عبور می کند، این پراکندگی زیاد باعث می شود که نور به رنگ های تشکیل دهنده اش جدا شود. پراکندگی چیزی است که یک منشور را قادر می سازد تا نور سفید را به رنگ های طیف جدا کند. این خاصیت پراکندگی همان چیزی است که به الماس ها “آتش” رنگارنگ می دهد.