WebTekno - Dünyanın en kıymetli taşlarından biri olan elmaslarla kaplı bir yüzüğü, kolyeyi ya da bilekliği kim reddebilir ki? Peki görünce hayran kaldığımız elmasın, aynı zamanda sanayi ürünlerinde endüstriyel amaçlarla da kullanıldığını söylesek ne dersiniz? Elmas, dünyanın en kıymetli taşlarından biri olduğu gibi aynı zamanda dünyanın en sert maddelerinden de biridir. Hatta öyle ki uzun yıllar elmas için dünyanın en sert maddesi denildi. Ancak durum böyle değil.
Elmas son derece sert ve dayanıklı bir madde ancak bilim insanları tarafından yapılan son keşifler ve çalışmalar, elmasın yalnızca dünyanın en sert 7. maddesi olduğunu ortaya koymuştur. Yani Dünya''da elmasın karşı koyabildiği ağırlığın katbekat fazlasına dayanabilen maddeler var. Ziynet eşyaları üzerinde elmas kadar havalı durmalarını beklemesek de yine de dünyanın en sert diğer maddelerine gelin yakından bakalım.
Elmas nedir?
Elmas, saf karbondan oluşmuş bir maddedir. Mohs sertlik ölçeğinde 10 değeriyle yani en yüksek değerde gösterilir. Bunun anlamı bilinen tüm materyalleri çizebiliyor olmasıdır. Bu nedenle endüstriyel amaçla sık sık kullanılmaktadır. Elmas maddesi insan eliyle de üretilebildiği için sanayi tipi kullanımda yapay elmas tercih edilir.
3547 santigrat gibi yüksek bir derecede ancak eriyebilen elmasın gücü karbondan gelir. Öyle ki oranladığımız zaman elmasta bulunan her 10 bin karbon atomuna karşı 1 yabancı atomdan söz edebiliriz. Elmas, genel olarak yerden 300 metre derinlikte bulunur. İnsan eliyle üretilen elmasların ziynet eşyası olarak bir değeri yoktur. Bu nedenle insanlar hala elmas madenlerinde çalışarak süslü eşyalar için canlarını vermeye devam etmektedir.
Elmas gibi sert maddelerden beklenen nedir?
Elmastan bile daha sert olan maddelerden bahsetmeden önce, fiziksel bir maddenin neye göre güçlü, sert gibi sıfatlar kazandığından bahsetmek gerekiyor. Temel olarak bir madde deforme olmadan yani fiziksel yapısı değişmeden ne kadar çok ağırlığa dayanabiliyorsa o kadar güçlü ve sert olarak görülür.
Örneğin seramik çok güçlüdür ancak kolayca dağılır. Kauçuk ise inanılmaz yüksek ağırlıklara dayanabilir ancak fiziksel yapısı bozulduğu için sert kabul edilmez. Hem yüksek ağırlıklara dayanabilen hem de fiziksel yapısını bozmayan maddeler tam anlamıyla güçlü ve sert olarak kabul edilirler.
Elmastan bile sert maddeler:
- Bor nitrür
- Lonsdaleite
- Dyneema
- Paladyum mikro alaşımlı cam
- Buckypaper
- Grafen
Volkanik patlamalarla oluşuyor: Bor nitrür
Bor nitrür maddesi, yalnızca volkanik patlamalar sırasında oluşur ve bu nedenle son derece nadir ve zor bulunan bir maddedir. Üzerinde yapılmış kesin deneyler yok ancak kurgulanmış pek çok simülasyona göre bu madde, elmasa göre %18 daha dayanıklıdır. Amorf, altıgen ve kübik yapılarda bulabileceğimiz bu madde karbon temelli değildir. Periyodik tabloda 5. sırada olan bor ve 7. sırada olan azot elementlerinin özel bir birleşimiyle oluşmuştur.
Uzaydan gelen güç: Lonsdaleite
Sıradaki maddemiz uzaydan geliyor. Karbon temelli, grafit dolu bir meteor dünyaya giriş yaparken dış kabuğu hayal bile edilemeyecek kadar ısınır ancak içi neredeyse serindir. Yine de bu ısınma sırasında oluşan baskı, içerideki grafit yapıyı güçlendirerek Lonsdaleite haline getirir. Lonsdaleite maddesi, oluşan baskı sonucunda elmastan %58 daha sert bir maddeye dönüşür. Elmas kadar saf bir madde olmasa da yine elmastan çok daha güçlü bir malzeme için en uygun hammaddedir.
Sudan hafif, mermiye karşı dayanıklı: Dyneema
Dyneema, yani Ultra Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen maddesi, insan eli ile üretilmiş en sert maddelerdir biridir. Bu sertliğin nedeni yüksek molekül ağırlığıdır. Molekül yapısındaki uzun zincirler arasında yaşanan etkileşim bu maddeyi çelikten 15 kat daha güçlü hale getirir. Dyneema, sudan daha hafif olmasına rağmen doğru kullanıldıği zaman mermiyi bile durdurabilecek kadar güçlüdür. İnce yapısı nedeniyle çekme halatlarının vazgeçilmez malzemesidir.
Kırılgan cam, artık o kadar masum değil: Paladyum mikro alaşımlı cam
Bir maddenin tam olarak güçlü sayılabilmesi için hem güçlü hem de tok olması gerekir. Bunun anlamı, yapısal bütünlüğünü bozmadan yüksek ağırlıklara dayanabilmesidir. Cam gibi hassas bir malzemeye eklenen fosfor, silikon, germanyum, gümüş ve paladyum elementleri sayesinde cam, artık o eski kırılganlığını geride bırakır ve ortaya paladyum mikro alaşımlı cam çıkar. Karbon içermeyen bu malzemeyi, plastikle güçlendirilmiş bir cam gibi düşünebilirsiniz.
Doğanın en güçlü taklidi: Buckypaper
Elmasın saf karbon yapısını taklit eden bilim insanları karbon nanotüpleri geliştirmişlerdir. Her birinin genişliği 2 ile 4 nanometre arasında değişen bu karbon nanotüplerden oluşan buckypaper, çeliğin ancak %10’u kadar ağır olmasına rağmen çelikten yüzlere kat daha sağlamdır. Buckypaper ateşe dayanıklıdır, termal iletkenliğe sahiptir, elektromanyetik koruma sağlar ve bu nedenlerden dolayı malzeme biliminde, elektronik alanlarda, askeri alanlarda ve nano seviyesi sayesinde biyolojide kullanılabilir.
Bugüne kadar üretilmiş en sert madde: Grafen
Buckypaper malzemesinin yapıldığı karbon nanotüplerin ana maddesi olan grafen, pek çok uzman tarafından 21. yüzyıl teknolojisinin geldiği son nokta olarak görülüyor. Yalnızca tek bir atom kalınlığında olan grafen, boyutuna göre bugüne kadar görülmüş en sert ve dayanıklı malzemedir. Hatta bu konuda çalışmalar yapan bilim insanlarına Nobel Ödülü bile kazandırmıştır. Gelecek yıllarda aklımıza gelen - gelmeyen tüm alanlarda grafen ile karşılaşacağız. Önümüzdeki on yıl içinde grafen sektörünün milyar dolarlık bir sermaye gücüne erişeceği tahmin ediliyor.
Uzun yıllar elmas olarak bilsek de aslında doğanın kendi kendine ürettiği ve insan eliyle üretilmiş çok daha sert maddeler olduğundan bahsettik. Dünyadaki en sert madde olan grafenin ise insan eliyle üretilmiş olması, insanlığın gelişimini gözler önüne seriyor.
