Diamant je krystalickou formou uhlíku, kde každý uhlíkový atom je pevně vázán se čtyřmi dalšími atomy uhlíku ve struktuře tetraedru. Tato pevná a pravidelná mřížka je zodpovědná za mimořádnou tvrdost diamantu. Kromě tvrdosti je diamant známý i svou vysokou tepelnou vodivostí, chemickou odolností a optickými vlastnostmi, jako je vysoký index lomu, který mu dodává charakteristický lesk. Diamant je dlouho považován za nejtvrdší známý materiál na Zemi. Tvrdost diamantu je jedním z jeho nejcharakterističtějších rysů, a díky tomu má diamant široké využití nejen ve šperkařství, ale i v průmyslu. Tvrdost se obvykle měří na Mohsově stupnici tvrdosti, kde diamant dosahuje maximální hodnoty 10. Nicméně, moderní věda a technologie vedly k objevům nových materiálů, které mohou v některých ohledech překonat tvrdost diamantu.
Nové materiály tvrdší než diamant
Nitrogen-doped graphene (N-doped graphene)
Grafen je jednoatomová vrstva uhlíku uspořádaná ve dvourozměrné hexagonální mřížce. Když je grafen dopován dusíkem (N-doped graphene), dochází k významným změnám jeho vlastností, včetně tvrdosti. Laboratorní testy ukázaly, že N-doped graphene může mít vyšší tvrdost než diamant díky své jedinečné elektronové struktuře a silným kovalentním vazbám mezi atomy.
Wurtzitový nitrid boru (w-BN)
Wurtzitový nitrid boru (w-BN) je polymorf nitridu boru, který má podobnou strukturu jako diamant. Teoretické výpočty naznačují, že w-BN může být až o 18 % tvrdší než diamant. Tento materiál se vyskytuje v přírodě velmi vzácně, ale může být syntetizován za vysokých tlaků a teplot v laboratoři. W-BN má také vysokou tepelnou stabilitu a odolnost vůči chemikáliím.
Lonsdaleit
Lonsdaleit, známý také jako hexagonální diamant, je vzácná forma uhlíku s hexagonální krystalovou strukturou. Vědci předpokládají, že lonsdaleit může být tvrdší než běžný diamant kvůli své odlišné krystalové mřížce. Tento materiál se přirozeně vyskytuje v meteoritech a může být syntetizován za extrémních podmínek, jako jsou šokové vlny při dopadech meteoritů.
Ultrahard Fullerite
Fullerity jsou formy uhlíku, které zahrnují molekuly známé jako fullereny. Ultrahard fullerite je forma fulleritu, která byla stlačena a zahřáta na vysoké teploty, čímž se vytvořila velmi pevná struktura. Tento materiál je považován za jeden z nejtvrdších známých materiálů, který v některých ohledech diamant překonává.
Polykrystalický diamant (PCD) a ultrajemnozrnný diamant (UHD)
Polykrystalický diamant (PCD) a ultrajemnozrnný diamant (UHD) jsou formy diamantu, které obsahují mnoho drobných krystalů diamantu sloučených dohromady. Tyto materiály vykazují vynikající mechanické vlastnosti a vyšší tvrdost než přírodní diamant díky zvýšenému počtu hranic zrn, které zvyšují pevnost materiálu.
Rhenium diboride (ReB2)
Rhenium diboride (ReB2) je syntetický materiál známý svou mimořádnou tvrdostí a chemickou stabilitou. Tento materiál je tvořen rheniem a borem, kde pevné kovalentní vazby mezi atomy boru a rhenia poskytují materiálu vysokou tvrdost. ReB2 se často používá ve vysokotlakých aplikacích a při výrobě řezných nástrojů, které vyžadují odolnost vůči opotřebení.
Aggregated diamond nanorods (ADNR)
Aggregated diamond nanorods (ADNR), také známé jako hyperdiamant, jsou formou uhlíku, která byla vyvinuta syntézou pod extrémně vysokým tlakem a teplotou. ADNR se skládají z nanorozměrových tyčinek diamantu, které jsou hustě zabalené dohromady. Tento materiál je považován za jeden z nejtvrdších známých materiálů, překonávající tvrdost běžného diamantu o 11 %.
Dyamantin
Dyamantin je formou uhlíku, která byla syntetizována v laboratorních podmínkách. Je pojmenována po své mimořádné tvrdosti, která je výsledkem unikátní struktury obsahující kombinaci kovalentních vazeb a nanostrukturovaných prvků. Tento materiál je stále v rané fázi výzkumu, ale má potenciál pro široké spektrum aplikací, zejména tam, kde je vyžadována vysoká tvrdost a odolnost.
Tetranitrodimethylenetetraamine (TNDA)
Tetranitrodimethylenetetraamine (TNDA) je nový syntetický materiál, který je výsledkem pokročilých chemických metod. TNDA má unikátní molekulární strukturu, která poskytuje vysokou pevnost a tvrdost. Tento materiál je stále v experimentální fázi, ale prvotní testy naznačují, že by mohl být tvrdší než diamant, což by mohlo mít významné dopady na průmyslové aplikace.
Osmičitan osmia (OsO2)
Osmičitan osmia (OsO2) je další syntetický materiál s potenciálně vysokou tvrdostí. Tento materiál se vyznačuje vysokou hustotou a pevnými kovalentními vazbami mezi atomy osmia a kyslíku. OsO2 se využívá zejména v chemickém průmyslu a při výrobě vysoce odolných povrchových úprav.
