如果用锤子砸钻石,会发生什么?钻石比我们想象的要脆弱
   来源:天马行空的逍遥     2019年10月14日 08:29

钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。

大家都知道钻石就是金刚石,它是自然界硬度最高的物质,其摩氏硬度为10级,且独占这一级的摩氏硬度,维氏硬度为100G帕,超过了自然界中其他所有的矿物材料,而玻璃和不锈钢的摩氏硬度都为5.5,所以通常用钢铁质的刀子在玻璃上是划不出痕迹的,但用金刚石做成的切割刀却能轻松切割玻璃,其可以说是无坚不摧,因为它具有高的耐磨性与研磨能力。因此被广泛地应用于切削、磨削、抛光、锯切、修整、钻探等工具领域。

如果用锤子砸钻石,会发生什么?

可能很多人都猜到了,钻石会碎掉,就像砸玻璃一样。这是因为硬度和韧性不是一回事。物体的硬度是指材料表面抗挤压的能力,简单来说就是其他物体在表面摩擦,会不会留下划痕。例如用钻石刀可以在玻璃表面留下划痕,从而切割玻璃,但反过来却不行。

但是材料的韧性则是另外一回事,它指的是材料断裂的容易程度,专业研究中会使用“断裂韧性”这一概念来表征和衡量材料断裂的容易程度。钻石的断裂韧性和玻璃在一个数量级,比钢材或其他合金材料低了一到两个数量级。这就意味着锤子砸钻石,与锤子砸玻璃效果差不多,钻石会碎的很彻底;但锤子去砸一块钢铁或其他金属材料,则不会出现碎裂的情况,而是会把小块钢材砸扁产生形变,却不会断裂。

天然钻石是碳原子四面体排列,共价键结合形成的原子晶体,并且不可避免带有一些位错,滑移,裂纹和杂质缺陷。由于碳碳键键长短,键能大,共价键的结合力非常强,不容易断开,因此钻石有很高的硬度和化学稳定性,是世界上最硬的物体之一。

但是化学键过于牢固不一定是好事,过强的共价键和四面体共价键骨架使钻石在受到外力的时候,倾向于自身不变形而将受力原样传递下去。这样会造成应力在钻石的某些部位集中,在这些部位的缺陷率先造成结构破坏,而单晶的钻石具有解理面,这些结构破坏就会顺着解理面传递,从而使整块钻石裂开。

材料的高硬度和易变形一般是相矛盾的,要想避免脆的问题,可以让化学键自身在受力时变形(金属键在受力时层间滑移),也可以靠分子间作用力变形(聚合物分子链间的滑动)。虽然钻石本身不具备这些特性,但是可以将这些金属或树脂材料和微小的钻石晶体结合成复合材料。这样首先仍然具备钻石的微观硬度,其次可以靠金属和树脂材料在受到冲击时变形卸力,再次微小的钻石晶体中缺陷的概率比较低,少部分晶体破裂被基材隔离也不会影响到整块材料。这种复合材料就是经常用到的金刚石砂轮磨具,它们经常能用来加工钻石本身。

在希腊语中,钻石的名字是Adamant,意思就是坚硬不可侵犯,不可征服,因此,它也一直都被视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。

但是,大自然真的是很公平了,赋予了你最坚硬的一面,同时也赋予了你最脆弱的一面。

钻石拥有如此大的硬度,但它的脆性也是出奇的高,以至于你不用找多坚硬的锤子,使多大的力气,你轻轻一敲,钻石可能就咔擦了!

很多人都有一个思维惯性,平时“鸡蛋碰石头”听得多了,觉得两个物质互相碰撞,肯定是“硬者胜”!

可是事实却并不是这样,锤子敲击钻石的时候,实际上考验的并不是钻石的硬度,而是钻石的脆性!脆性,就是材料在外力作用(拉伸、冲击等)下仅产生很小的变形即断裂破碎的性质。

这也是为什么钻石店里总是铺地毯的原因之一,因为钻石真的比我们想象的要脆弱!

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