Kim cương không chỉ là biểu tượng của sự sang trọng mà còn nổi tiếng nhờ độ cứng vượt trội. Là chất liệu cứng nhất được biết đến trong tự nhiên, kim cương có khả năng chống lại mọi hình thức trầy xước hay hư hỏng bề mặt. Vậy điều gì tạo nên độ cứng của kim cương? Hãy cùng Cao Hùng tìm hiểu sâu hơn trong bài viết bên dưới đây.
Độ cứng kim cương là gì?
Độ cứng của kim cương là 10/10 trên thang độ cứng Mohs. Đây là độ cứng cao nhất trong thang đo, điều này có nghĩa là kim cương là khoáng chất cứng nhất được biết đến hiện nay. Ngoại trừ kim cương thì sẽ không có bất kỳ vật liệu tự nhiên nào có thể làm trầy xước kim cương.
Thang đo độ cứng Mohs là một hệ thống dùng để đánh giá và so sánh độ cứng tương đối của các khoáng chất. Thang đo Mohs được phát minh bởi nhà khoáng vật học người Đức Friedrich Mohs vào năm 1812. Thang đo này xếp hạng các khoáng chất từ 1 đến 10 dựa trên khả năng chống lại sự trầy xước.
[Giải đáp] Tại sao kim cương lại cứng?
Kim cương là khoáng chất cứng nhất vì cấu trúc phân tử đặc biệt trong công thức hóa học của kim cương. Mỗi nguyên tử carbon trong kim cương liên kết với bốn nguyên tử carbon khác thông qua các liên kết cộng hóa trị cực kỳ mạnh, tạo thành một mạng lưới ba chiều bền chặt. Những liên kết này rất khó phá vỡ, khiến kim cương có khả năng chống lại sự biến dạng và trầy xước cao nhất trong các chất rắn.
Ngoài ra, các nguyên tử carbon trong kim cương sắp xếp một cách chặt chẽ và đều đặn, không để lại khoảng trống trong cấu trúc tinh thể, làm tăng thêm độ bền. Chính nhờ vào cấu trúc này, kim cương trở thành vật liệu đứng đầu trong thang đo độ cứng Mohs (10/10).
Ứng dụng của độ cứng vượt trội
Độ cứng vượt trội của kim cương mang lại nhiều lợi ích trong cả tự nhiên lẫn các ứng dụng thực tiễn. Cụ thể:
Chống trầy xước và mài mòn
Do là khoáng chất cứng nhất trong tự nhiên, kim cương rất khó bị trầy xước hay hư hỏng bởi các vật liệu khác. Điều này giúp kim cương giữ được độ bóng và hình dáng hoàn hảo trong thời gian dài. Điều này giúp kim cương được ứng dụng nhiều trong chế tác trang sức sang trọng như nhẫn hột xoàn, dây chuyền kim cương…
Ứng dụng công nghiệp
Kim cương được sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt, khoan, mài mòn… trong các lĩnh vực công nghiệp. Vì chúng có khả năng cắt xuyên qua những vật liệu cứng như kim loại, đá, bê tông… mà không bị mài mòn hay hư hỏng.
Chịu nhiệt và áp suất cao
Kim cương có cấu trúc bền chặt nên chịu được áp suất và nhiệt độ cao. Do đó, kim cương thường được sử dụng để sản xuất các linh kiện điện tử và bán dẫn yêu cầu độ cứng và khả năng chống chịu nhiệt độ tốt.
Thử độ cứng của kim cương?
Có một số phương pháp phổ biến để thử/ kiểm tra độ cứng của kim cương bạn có thể tham khảo:
Thử độ cứng bằng cách trầy xước
Nếu viên kim cương có thể làm trầy xước các vật liệu mềm hơn như thủy tinh, sapphire, ruby… mà không bị hư hại thì đây có thể là kim cương thật. Tuy nhiên, cần lưu ý phương pháp này có thể làm hỏng bề mặt của các vật liệu thử nghiệm.
Kiểm tra bằng thiết bị thử độ cứng
Bạn có thể sử dụng các công cụ chuyên dụng để đo độ cứng của kim cương như máy đo Vickers, Rockwell… Những thiết bị này sử dụng một lực nén cố định để đo độ cứng của viên đá. Phương pháp này chính xác và không gây hại cho kim cương.
Cả hai phương pháp này đều dựa trên cấu trúc cực kỳ cứng và bền vững của kim cương. Tuy nhiên, Cao Hùng khuyến nghị bạn nên mang kim cương đến các trung tâm kiểm định chuyên nghiệp để có kết quả chính xác nhất khi không có kinh nghiệm.
Kim cương có phải cứng nhất không?
Kim cương là khoáng chất tự nhiên cứng nhất nhưng vẫn có một số vật liệu tổng hợp hoặc thù hình khác cứng hơn trong những điều kiện đặc biệt. Vậy cái gì cứng hơn kim cương?
Lonsdaleite
Đây là một dạng thù hình của carbon, giống như kim cương nhưng có cấu trúc tinh thể khác. Trong khi kim cương có cấu trúc tinh thể lập phương, Lonsdaleite có cấu trúc lục giác. Chính cấu trúc này làm cho Lonsdaleite cứng hơn kim cương khoảng 58%.
Ống nano carbon (Carbon nanotube)
Carbon nanotube là các ống siêu nhỏ được tạo thành từ các nguyên tử carbon. Ống này có độ bền cực kỳ cao ở cấp độ vi mô, vượt trội hơn kim cương trong một số thử nghiệm về độ cứng và sức bền. Dù chúng rất nhỏ, nhưng khả năng chịu lực và độ bền vượt trội của ống nano carbon làm chúng trở thành vật liệu được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghệ tiên tiến.
Boron nitride và silicon carbide
Những vật liệu tổng hợp này được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Chúng không phải là carbon, nhưng có cấu trúc và tính chất tương tự kim cương. Boron nitride và Silicon carbide được cho là cứng hơn kim cương khoảng 18%. Dù không phổ biến như kim cương trong tự nhiên nhưng chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp cần vật liệu siêu cứng.
Hy vọng sau bài viết, bạn đã có được giải đáp độ cứng của kim cương là bao nhiêu và cái gì cứng hơn cả kim cương. Nếu bạn còn bất kỳ thắc mắc nào về độ cứng của kim cương hoặc cần tư vấn thêm, xin vui lòng liên hệ với Kim Cương Cao Hùng để được hỗ trợ chi tiết và nhanh chóng.