هل وجد العلماء أخيراً ما هو أقسى من الألماس؟ الـQ-carbon قادم ليحمل اللقب

1565- هل وجد العلماء أخيراً ما هو أقسى من الألماس؟الـQ-carbon قادم ليحمل اللقب!

لو سألت معظم الناس عن أصلب المواد على وجه الارض فستكون الاجابة غالباً هي (الألماس).
إذ ان صلابة الألماس تعطيه القدرات المذهلة لتقطيع المواد بالاضافة الى جماليته ما أدى إلى الطلب المرتفع عليه على مر الاف السنين. 
وقد أمضى علماء العصر الحديث عقوداً وهم يبحثون عن أرخص وأصلب البدائل العملية عن الألماس، ثم يبشروننا كل بضع سنوات عن تصنيع (المادة الاصلب في العالم).
ولكن أيها تكون على( مستوى التحدي)؟
————————————-على الرغم من جاذبيته الفريدة فإن الالماس ببساطة أصله من الكاربون، وهناك عدة نظائر مجسمة للعائلة الكاربونية، ومن بينها انيبيبات #الكربون النانوية والكاربون اللا منتظم و الألماس و الكرافيت، كلها تتكون من ذرات كربون، ولكن الأُصر الذرية بينهما تختلف.. الأمر الذى يفضي الى اختلاف الهياكل المادية والخواص.

إن مقاومة #الألماس للتآكل تعتبر اسطورية في القوة! وتقاس بوحدة صلابة تسمى (صلابة فيكر) وبمقدار 70-100 جيجا باسكال…لدرجة أن 70 فى المائة من الأماس الطبيعي في العالم اليوم يستخدم في صناعة الطلاء المضاد للتآكل في أدوات القطع والحفر و الطحن، أو يستعمل كإضافات للمواد الكاشطة.

إن مشكلة الالماس التي قد تدهشك انه ورغم صلابته، الا أنه أيضاً غير مستقر! فعندما يتم تسخين الأماس في الهواء فوق 800 درجة مئوية ستتغير خصائصه الكيميائية، و تؤثر على صلابته وتؤدي الى التفاعل مع الحديد، مما يجعله غير صالح لعمل الألمنيوم الصلب.

هذه المشكلة حدت من استخدامات الالماس الصناعية ..مما أدى الى المزيد من الجهود لتطوير مواد بديلة جديدة تكون عالية الصلابة و مستقرة كيميائياً ومقاومة للتآكل كبديل عن الالماس..وبالتالي تصنيع طلائات أكثر مقاومة للتآكل في الادوات الصناعية، وتقلل الحاجة إلى استخدام مواد تبريد قد تكون خطرة على البيئة.
————————————-
وقد تمكن العلماء حتى الآن من التوصل إلى عدة مواد منافسة محتملة للالماس مثلاً:
-نتريد #البورون
و هي مادة صناعية تم اكتشافها عام 1957، و تشبه التركيب الكريستالي للالماس، لكنها تختلف أنها مكونة من ذرات نتروجين و بورون (بدلا من الكاربون في الالماس)..حيث تستخدم الان كمادة صلبة جداً تطلى بها الادوات المكنية الداخلة في صناعات السيارات والطيران و الفضاء.

ولكن لا يزال مكعب نتريد البورون، وفي أحسن تقدير في الدرجة الثانية كأصلب مادة في العالم..وإن نظيره سداسي الاضلاع كان من المفترض ان يكون اصلب من الالماس (بقوة تسنن او indentation strength اعلى بنسبة 18% مما في الالماس) وذلك حسب تقارير محاكاة افتراضية وليست حقيقية لأن هذه المادة هي نادرة الوجود في الطبيعة لدرجة يصعب معها استخدامها لعمل تجارب للتأكد من صحة هذه الفرضيات.

-الألماس #الصناعي:
حيث تم تصنيعه منذ حوالي عام 1950، و حسب العديد من التقارير فهو أصلب من الالماس الطبيعي (بدرجة صلابة فيكر تصل الى 200 جيجا باسكال!) بسبب اختلاف تركيب كريستالته…ويتم تصنيعه من الكرافيت و لكن بطريقة بطيئة و مكلفة، أو من تسخين غازات الهيدروكاربون و لكن المواد الاولية المطلوبة لا تتوفر بسهولة.

إن تصنيع الالماس الصناعي ينتج عنه احجار بتنوع كريستالي متكون من مجاميع حبيبات كريستالية صغيرة جدا ما بين بضعة ميكرونات الى عدة نانومترات الحجم (بعكس كريستالات الالماس الطبيعي و التي تكون اكبر حجما و ليست بهذا التنوع).. وكلما صغر الحجم تزداد حدود الحبيبات الكريستالية في الالماس الصناعي و تزداد صلابته…ولكن تبقى المشكلة في صعوبة التصنيع كما أسلفنا.
————————————-
-الكربون #المطفي أو Q-carbon:
مؤخراً قام باحثون فى جامعة ولاية “نورث كارولينا” باختراع ما وصفوه شكلاً جديداً من الكاربون، متميز عن غيره من (النظائر المجسمة فراغيا) و اصلب من الالماس. وهذا الشكل الجديد يصنع بتسخين الكاربون غير الكريستالي بالليزر لدرجة 3700 مئوية (سيلزيوس) ثم تبريده – أو إطفاءه Quenching- ولذا يسمى Q-carbon او الكاربون المطفي!

حيث وجد العلماء ان Q-carbon اصلب من *الكاربون الشبيه بالالماس* بنسبة 60 % (والكاربون الشبيه بالالماس هو كاربون لا منتظم الشكل يشبه بخواصه الالماس) !
فاستنتجوا انه بالتالي سيكون اصلب من الالماس نفسه..رغم ان هذه النتيجة تحتاج الى تجارب لاثبات ذلك.
أيضا ال Q-carbon له خصائص استثنائية لانه مغناطيسي أيضا و يتوهج عند تعرضه للضوء!
ولكن حتى الان فإن استخدامه الرئيسي هو كخطوة وسيطة فى إنتاج جسيمات الالماس الصناعي الصغيرة فى درجة حرارة و ضغط اعتياديين.
وهذه الالماسات (النانوية) صغيرة جدا بحيث لا تصلح كمجوهرات زينة، إلا انها تعد مثالية لصنع مواد طلاء رخيصة لادوات القطع و التلميع .
و في الجملة الاخيرة كما ترون يبرز البديل المحتمل الاقوى و الامثل عن الالماس وهو الكربون المطفي!!!

المصدر:

#الباحثون_المسلمون