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Propiedades del Diamante

El Diamante:

En mineralogía, el diamante (del griego antiguo αδάμας, adámas, que significa invencible o inalterable) es un alótropo del carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada «red de diamante». El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene renombre específicamente como un material con características físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la más alta dureza y conductividad térmica de todos los materiales. Estas propiedades determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido.

Propiedades del Diamante:

Dureza

El diamante es el material natural más duro conocido hasta el momento (aunque en 2009 se iniciaron unos estudios que parecen demostrar que la lonsdaleíta es un 58% más dura) donde la dureza está definida como la resistencia a la rayadura.12 El diamante tiene una dureza de 10 (la máxima dureza) en la escala de Mohs de dureza de minerales.13 La dureza del diamante ha sido conocida desde la antigüedad, y es la fuente de su nombre.

Los diamantes naturales más duros en el mundo son de los campos de Copeton y Bingara, ubicados en el área de New England en Nueva Gales del Sur, Australia. Fueron llamados can-ni-faire ("no puede hacerse nada con ellos"—una combinación del inglés "can" = poder, italiano "ni" = no y el francés "faire" = hacer14 ) por los cortadores en Amberes cuando empezaron a llegar en cantidades desde Australia en la década de 1870. Estos diamantes son generalmente pequeños, octaedros perfectos a semiperfectos, y se usan para pulir otros diamantes. Su dureza está asociada con la forma de crecimiento del cristal, que es en una sola etapa. La mayoría de otros diamantes muestran más evidencias de múltiples etapas de crecimiento, lo que produce inclusiones, fallas y planos de defectos en la red cristalina, todo lo que afecta su dureza.15 Es posible tratar diamantes regulares bajo una combinación de presión alta y temperatura alta para producir diamantes que son más duros que los diamantes usados en dispositivos de dureza.16

La dureza de los diamantes contribuye a su aptitud como gema. Debido a que sólo pueden ser rayados por otros diamantes, mantienen su pulido extremadamente bien. A diferencia de otras gemas, se adaptan bien al uso diario debido a su resistencia al rayado —tal vez esto contribuye a su popularidad como la gema preferida en anillos de compromiso y anillos de matrimonio, que suelen ser usados todos los días durante décadas.

El uso industrial de los diamantes ha sido asociado históricamente con su dureza; esta propiedad hace al diamante el material ideal para herramientas de cortado y pulido. Como material natural más duro conocido, el diamante puede ser usado para pulir, cortar, o erosionar cualquier material, incluyendo otros diamantes. Las adaptaciones industriales comunes de esta habilidad incluyen brocas y sierras, y el uso de polvo de diamante como un abrasivo. Los diamantes de grado industrial menos caros, conocidos como bort, con muchas fallas y color más pobre que las gemas, son usados para tales propósitos.17

El diamante no es apto para maquinarias de aleaciones ferrosas a altas velocidades, puesto que el carbono es soluble en hierro a las altas temperaturas creadas por la maquinaria de alta velocidad, conduciendo a un desgaste incrementado en las herramientas de diamante cuando se las compara con alternativas.18

Estas sustancias pueden rayar al diamante:

    Algunos diamantes son más duros que otros.
    Los agregados nanocristalinos de diamantes producidos por tratamiento de presión alta y temperatura alta del grafito o fullerenos (C60).19
    Nitruro de boro cúbico (Borazón)
    Una forma hexagonal del diamante denominada lonsdaleíta, que se ha predicho teóricamente ser 58% más fuerte que el diamante

Conductividad eléctrica

Otras aplicaciones especializadas también existen o están siendo desarrolladas, incluyendo su uso como semiconductores: algunos diamantes azules son semiconductores naturales, en contraste a la mayoría de otros diamantes, que son excelentes aislantes eléctricos.13 La conductividad y color azul se originan de la impureza de boro. El boro sustituye a átomos de carbono en la red de diamante, donando un hueco en la banda de valencia.21

Comúnmente se observa una conductividad sustancial en diamantes nominalmente no dopados, que han crecido por deposición química de vapor. Esta conductividad está asociada con especies relacionadas al hidrógeno adsorbido en la superficie, y puede ser eliminada por recocido u otros tratamientos de superficie.

Tenacidad

La tenacidad se refiere a la habilidad del material de resistir la ruptura debido a un impacto fuerte. La tenacidad del diamante natural ha sido medida como 2,0 MPa·m1/2,24 y el factor de intensidad de tensión crítica es 3,4 MN·m−3/2.25 Estos valores son altos comparados con otras gemas, pero bajos comparados con la mayoría de materiales de ingeniería. Como con cualquier material, la geometría microscópica de un diamante contribuye a su resistencia a la fractura. El diamante tiene un plano de fractura y de ahí es más frágil en algunas orientaciones que en otras. Los cortadores de diamantes usan este atributo para quebrar algunas piedras, como paso previo al facetado.

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