Se on peräisin punaisten tähtien jättiläisten syvyyksistä, on osa elintärkeitä rasvoja, aminohappoja ja hiilihydraatteja, voi muodostaa miljoonia yhdisteitä erilaisilla kemiallisilla alkuaineilla ja rakenteesta riippuen sillä on täysin erilaiset mekaaniset ominaisuudet. Pehmeä ja hauras kynävarsi ja kovin mineraalitimantti on valmistettu samasta rakennusmateriaalista - hiilestä. Mikä tekee timantista niin ainutlaatuisen? Missä sitä käytetään? Mikä on sen arvo?
Tuhoamaton lämmönjohdin
Käännöksessä muinaisesta kreikasta sana "timantti" tarkoittaa "tuhoutumatonta". Jo ennen antiikin aikoja ihmiset tiesivät tämän kiven uskomattoman vahvuuden. Muinaisina aikoina timanteilla käytiin laajaa kauppaa Intiassa ja Egyptissä. Ja tämä mineraali tuli Euroopan laajuuksiin Aleksanteri Suuren aggressiivisten kampanjoiden jälkeen. Hän toi kivet maagisina esineinä. Muinaiset kreikkalaiset kutsuivat tätä kovimmaksi mineraaliksi maan päälle putoaneiden jumalien kyyneleiksi.
Mutta kiven voittamattomuuden salaisuus piilee,ei todellakaan mystiikassa eikä yhteydessä henkiseen maailmaan. Alkuaineen selkeä hilarakenne tetraedrin muodossa ja vahva sidos hiiliatomien välillä tarjoavat suurimman lujuuden. Saman rakenteen ansiosta timantti on erinomainen lämmönjohdin. Jos esimerkiksi yhdestä timantinpalasta olisi mahdollista valmistaa teelusikka, et voisi sekoittaa sokeria kuumaan teehen sillä polttaisit itsesi heti, kun lusikka koskettaa kiehuvaa vettä.
Mineraalikovuuden vertailu
Kuinka määrittää, mikä mineraali on vaikein? Lahjakas saksalainen mineralogi Karl Friedrich Moos tarttui tähän asiaan 1800-luvulla. Vuonna 1811 tiedemies ehdotti vertailevan asteikon käyttöä eri mineraalien kovuuden määrittämiseksi. Se koostuu kymmenestä pisteestä, joista jokainen vastaa tiettyä mineraalia. Ensimmäinen (talkki) on pehmein ja viimeinen, vastaavasti, kovin. Varmennus suoritetaan kokeellisesti. Jos näytettä (esim. hopeaa) naarmuuntuu fluoriitti, joka on asteikon neljännellä rivillä, mutta ei ole vaurioitunut kipsistä (asteikon standardi numero kaksi), hopean kovuus on 3 Mohsin asteikolla.
Kovin mineraali on timantti. Hän sijoittuu kymmenenneksi. Ja vaikka Mohs-pöytä otettiin käyttöön 1800-luvun alussa, se on edelleen laaj alti sovellettavissa. On kuitenkin syytä muistaa, että tämä taulukko ei ole lineaarinen. Tämä tarkoittaa, että timantti numero kymmenen ei ole täsmälleen kaksi kertaa niin kova.apatiittia, joka on taulukossa viidenneksi. Muita menetelmiä käytetään kovuuden absoluuttisen arvon määrittämiseen.
Kuninkaista työntekijöiksi
Timantit olivat pitkään yksinomaan korujen mestareiden etuoikeus. Teollisuuden kehittyessä tätä kovinta mineraalia on kuitenkin yhä enemmän pohdittu paitsi tavallisen esteettisen puolen myös sen ainutlaatuisten fysikaalisten ominaisuuksien kann alta. Aluksi työkalujen valmistuksessa käytettiin luonnollisia timantteja, joita ei voitu leikata. Nämä ovat kiviä, joissa oli sellaisia vikoja, että jalokivikauppiasta oli mahdotonta poistaa. Niistä tuli tunnetuksi teknisiä timantteja.
Ajan myötä timanttileikkaus- ja -porausreunoilla varustettujen työkalujen tarve kasvoi. Esimerkiksi rakennusteollisuudessa timanttiporat ovat erittäin kysyttyjä. Niiden etuna kovametalliseoksiin verrattuna on, että timanttiporalla työskenneltäessä materiaaliin ei muodostu mikrohalkeamia. Timantti leikkaa helposti ja siististi minkä tahansa materiaalin, oli se sitten kiveä, betonia tai metallia. Ja mikrohalkeamien puuttuminen on avain rakenteen kestävyyteen. Lisäksi itse työprosessi on paljon nopeampi, huomattavasti helpompi ja paljon hiljaisempi.
Tämän perusteella ei ole yllättävää, että Venäjä tuottaa vuoden 2016 tietojen mukaan 1200 erilaista työkalua ja laitetta, joiden pääasiallinen työosa on timantti.
Lääketieteen sovellukset
Luonnon kovin mineraali ei sovellu käytettäväksi vain karkean ja kovan käsittelyssärotuja. Timantti on myös korvaamaton lääketieteellisissä instrumenteissa. Loppujen lopuksi, mitä ohuempi ja tarkempi kudosten viilto on, sitä paremmin keho selviää palautumisesta. Ja elintärkeiden elinten monimutkaisissa leikkauksissa viillon leveydellä on vielä enemmän ratkaiseva rooli.
Lisäksi skalpelli, jonka terässä on ohut timanttikalvo, pysyy terävänä pitkän aikaa.
Elektroniikan näkymät
Timanttiintegroitujen piirien kehitystä edistetään myös aktiivisesti. Näissä taustana käytetään pieniä timantteja. Tällä menetelmällä valmistetut laitteet kestävät paremmin lämpötilan muutoksia ja suuria jännitepiikkejä. Timantteja voidaan käyttää myös tiedonsiirtoon tietoliikenteessä. Näiden kiteiden ominaisuuksien ansiosta voit lähettää eri taajuuksilla olevia signaaleja samanaikaisesti samalla kaapelilla.
Maan kovin mineraali auttaa avaruustutkimuksessa
Timantilla on myös kysyntää kemianteollisuudessa. Aggressiivinen ympäristö, joka vahingoittaa helposti lasia, ei todellakaan ole kauhea timantille. Fyysikot käyttävät kiteitä suorittaakseen kvanttifysiikan kokeita ja avaruustutkimusta.
Kaukoputkioptiikkaa luotaessa materiaalien tarkkuuden ja luotettavuuden vaatimukset tulevat kriittisiksi. Tässä tulee peliin kovin luonnollinen mineraali, jolla on erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset parametrit.
Timanttien syntetisointi
Niin kova kysyntäKovin arvokas mineraali, kysymys sen keinotekoisesta synteesistä nousi jyrkästi esiin. Huomaa, että mikään kivivarasto ei pysty tyydyttämään jatkuvasti kasvavaa kysyntää. Ja pitkien kokeiden jälkeen tutkijat onnistuivat luomaan analogin luonnollisesta timantista, jolla on kaikki tarvittavat ominaisuudet. Tähän mennessä keinotekoisten timanttien tuotannosta teollisuuden tarpeisiin on jo tullut yleinen käytäntö.
Tämän mineraalin syntetisoimiseen on useita menetelmiä. Ensimmäinen on lähimpänä sen muodostumista luonnollisessa ympäristössä. Synteesi suoritetaan käyttämällä erittäin korkeaa lämpötilaa ja v altavaa painetta. Toinen tekniikka mahdollistaa timantin poistamisen höyrystä. Sitä käytetään kalvotekniikassa - kiteitä levitetään ohuena kalvona työkalujen leikkuureunoihin. Tämä menetelmä on erityisen suosittu kirurgisten instrumenttien valmistuksessa. Ja kolmas tuottaa pienten kiteiden sironnan käyttämällä räjähdystä ja nopeaa jäähdytystä.
Kokeet jatkuivat ja syntetisoitiin boorinitridi, joka on 20 % kovempaa kuin luonnontimantti. Vaikka tämä aine on kuitenkin niin pieni, että timanttia pidetään perinteisesti kovimpana mineraalina.
