Основные характеристики алмаза
Уникальное сочетание ценных технических качеств алмаза обусловливает его широкое применение в промышленной сфере. Из него изготавливают разнообразные сверла, ножи, режущие инструменты, в частности, алмазные диски, абразивные круги, имеющие намного более эффективные показатели по ресурсу, точности реза и производительности в сравнении с аналогами из других материалов. О том, какие именно свойства этого чудо-минерала определяют его надежность и практичность, пойдет речь в данной статье.
Твердость
Высочайший показатель твердости алмаза среди всех природных минералов подтвержден как по шкале Мооса, так и по методу измерения твердости по Виккерсу. Чрезвычайная жесткость этого камня объясняется структурой атомов углерода: каждый атом соседствует с четырьмя другими, соединенными ковалентными связями. На его твердость влияет также безупречная кристаллическая структура – кубическая сингония, означающая, что камень имеет совершенную спайность. Собственно, сам термин «алмаз» произошел от древнегреческого слова, обозначающего «несокрушимый», поскольку непревзойденная твердость этого минерала в сравнении с другими была обнаружена еще в античные времена.
Свойства поверхности
Алмазы являются природными гидрофобами и липофилами, что означает невозможность намокания минерала от воды, и, наоборот, способность «засалиться» от воздействия жирных веществ. Это свойство используется для извлечения алмазов жировым способом.
Липофильность алмаза применяется также в определении отличия настоящих бриллиантов от их имитаций: фломастер, заправленный специальными масляными чернилами, проходит по поверхности подлинного камня сплошной чертой, в то время как на имитациях эти чернила распадаются отдельными капельками.
Очень низкий показатель коэффициента трения по металлу – 0,1 (из-за формирования на поверхности кристаллов тонкого слоя адсорбированных газов, действующих в качестве смазки) – придает алмазу значительную стойкость к истиранию, что и обусловливает его высокие абразивные свойства.
Устойчивость к давлению
Алмазы способны выдерживать сокрушительное давление свыше 600 гигапаскалей (6 миллионов атмосфер). Поэтому для экспериментов по исследованию различных веществ в среде высокого давления широко используются ячейки с алмазными наковальнями.
Алмазы – это кристаллы углерода, которые формируются глубоко внутри Земли при высоких температурах и экстремальных давлениях. В условиях поверхностного давления воздуха (одна атмосфера) алмаз не является настолько стабильным, как графит. Однако благодаря возможности преодолевать очень большой барьер кинетической энергии, алмаз является метастабильным веществом, то есть он не распадется на графит в обычных условиях.
Термостойкость
Будучи формой углерода, алмаз окисляется на воздухе при нагревании свыше 700 °C. При отсутствии кислородной среды, например, в потоке высокочистого аргона, он может нагреваться до 1700 °C. Его поверхность чернеет, но может быть восстановлена путем повторного полирования. При высоком давлении (около 20 гигапаскалей) алмаз можно нагревать до 2500 °C, а недавно проведенные исследования подтвердили, что он выдерживает температуру свыше 3000 °C.
Одним из способов переработки компонентов алмазосодержащих пород является изготовление строительных и отделочных композитов, в составлении которых широко используются специальные клеи для камня. Из тонны руды в процессе добычи получается в среднем лишь 3-4 карата алмаза, а потребность в этом практичном и удобном для промышленного применения камне очень высока; поэтому производство синтетических алмазов значительно расширяется.
