Sertlik, maddenin önemli bir özelliğidir ve genellikle ne gibi alanlarda kullanılabileceklerini belirler, ancak dünyanın en sert maddesini tanımlamak oldukça zordur. Sertliği ölçmenin birkaç yolu vardır, ancak tipik olarak malzemenin yüzeyinde bir çukur açmak için bir alet kullanılır. Girintinin yüzey alanı ile bunu yapmak için kullanılan kuvvet arasındaki oran bir sertlik değeri üretir. Malzeme ne kadar sertse, değer o kadar büyük olur. Vickers sertlik testi, girintiyi oluşturmak için kare tabanlı ve piramit şeklinde bir elmas ucu kullanır.
Maddelerin Sertlik Değerleri
Yumuşak çelik, yaklaşık 10 GPa’lık bir Vickers sertlik değerine sahipken, elmas yaklaşık 70-100 GPa’lık bir Vickers sertlik değerine sahiptir. Elmasın aşınmaya karşı direnci çok çok yüksektir ve günümüzde dünyadaki doğal elmasların %70’i kesme, delme ve taşlamada kullanılan aletlerin aşınmaya dayanıklı kaplamalarında katkı maddesi olarak bulunur.
İlk olarak 1957’de üretilen sentetik malzeme bor nitrür, birkaç allotropa sahip olması bakımından karbona benzer. Kübik formunda (c-BN), elmasla aynı kristal yapıyı paylaşır, ancak karbon atomları yerine dönüşümlü olarak bağlanmış bor ve nitrojen atomlarından oluşur. c-BN kimyasal ve termal olarak kararlıdır ve günümüzde otomotiv ve havacılık endüstrilerinde süper sert bir takım tezgahı kaplaması olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ancak kübik bor nitrür, 50 GPa civarında bir Vickers sertliği ile hala en iyi ihtimalle dünyanın ikinci en sert malzemesidir. Altıgen formunun (w-BN) başlangıçta daha da zor olduğu bildirildi, ancak bu sonuçlar elmastan %18 daha yüksek bir girinti mukavemetini öngören teorik simülasyonlara dayanıyordu. Ne yazık ki w-BN, doğası gereği son derece nadirdir ve bu iddiayı deney yoluyla doğru bir şekilde test etmek için yeterli miktarlarda üretilmesi zordur.
Dünyanın En Sert Maddesi
Daha yakın bir dönemde, North Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, diğer allotroplardan farklı olarak tanımladıkları yeni bir karbon formu yarattılar ve elmastan daha sert olduğunu bildirdiler. Bu yeni form, kristal olmayan karbonun yüksek güçlü hızlı lazer darbesiyle 3.700 ° C’ye ısıtılması ve ardından mikron boyutlu elmaslar oluşturmak için hızlı bir şekilde soğutulması ile üretildi ve “Q-karbon” adı verildi.
Bilim insanları, Q-karbonun elmas benzeri karbondan (elmasa benzer özelliklere sahip bir tür amorf karbon) %60 daha sert olduğunu keşfettiler. Deneysel kanıtlar için çalışmalar sürse de Q-karbonun artık elmastan daha sert olduğu konusunda birçok bilim insanı hem fikir. Q-karbon ayrıca ışığa maruz kaldığında manyetik ve parlama gibi alışılmadık özelliklere sahiptir. Ancak şu ana kadar ana kullanım alanı, oda sıcaklığında ve basınçta küçük sentetik elmas parçacıkları üretmede kullanılmasıdır. Bu nano elmaslar mücevher olmak için çok küçüktür ancak çeşitli aletleri kesmek ve parlatmak için ucuz bir kaplama malzemesi olarak idealdir.