Mineralogie Künstlicher Diamant widersteht tausend Grad Hitze

Der Diamant ist das härteste Material für Schneidewerkzeuge - doch ab 800 Grad verbrennt er. Jetzt offenbaren Experimente: Winzige Kristallzwillinge erhöhen seine Hitzebeständigkeit auf mehr als tausend Grad.

Riesendiamant Koh-i-Noor (Archivbild): Natürliche Diamanten wie er zerfallen bei etwa 800 Grad
DPA

Riesendiamant Koh-i-Noor (Archivbild): Natürliche Diamanten wie er zerfallen bei etwa 800 Grad


Ein Diamant ist nicht unvergänglich. Bereits ab einer Temperatur von 800 Grad Celsius beginnt er zu verbrennen. Chinesische Forscher haben nun Diamanten hergestellt, die 200 Grad mehr aushalten und zugleich härter sind als natürliche Diamanten.

"Obwohl der Diamant das härteste Material für Schneidewerkzeuge ist, hat die geringe Hitzebeständigkeit seine Anwendungen eingeschränkt, vor allem bei hohen Temperaturen", schreibt das Team um Yongjun Tian von der Yanshan-Universität in Qinhuangdao im Fachmagazin "Nature".

Wenn bei vielen Schneide- oder Schleifvorgängen hintereinander hohe Temperaturen entstehen, nutzen sich Diamanten, die vollständig aus Kohlenstoff bestehen, schnell ab. Versuche mit Korngrößen von 10 bis 30 Nanometern hätten zwar die Härte künstlicher Diamanten erhöht, die Verbrennungstemperatur aber gesenkt, schreiben die Forscher.

Sie wandten stattdessen eine Methode an, mit der sie schon erfolgreich Bornitrid gehärtet hatten: Sie erzeugten winzige Kristallzwillinge in Abständen von etwa fünf Nanometern.

Superharter Diamant aus "Kohlenstoff-Zwiebel"

Kristallzwillinge sind miteinander verwachsene, symmetrische Kristalle. Sie erzeugen so etwas wie Falten im Kristallgitter. Wie kleine Rillen die Wand eines Joghurtbechers stabiler machen, können solche Falten offenbar auch einen Diamanten härten.

Als Ausgangsmaterial für den superharten Diamanten verwendeten die Wissenschaftler ineinander verschachtelte Lagen von Kohlenstoffgittern. Sie waren kugelförmig wie die Schichten einer Zwiebel angeordnet. Bei einer Temperatur von 2000 Grad und einem Druck von 20 Gigapascal - dem etwa 200.000-fachen des normalen Luftdrucks - verwandelte sich die "Kohlenstoff-Zwiebel" in einen superharten Diamanten.

Eine Erklärung haben Tian und Kollegen auch dafür, dass ihr Diamant nicht so schnell Feuer fängt. Wenn ein Diamant verbrenne, gebe es zwei Prozesse: Ein Teil des Diamanten verwandele sich in Grafit, der weniger hitzebeständig als das Diamantkristallgitter sei und deshalb eher in Flammen aufgehe. Dann erst brenne der Diamant selbst. Da der superharte Diamant die Umwandlung in Grafit in geringerem Maße zulasse, verbrenne er erst bei mehr als 1000 Grad, schreiben die Forscher.

jme/dpa



insgesamt 5 Beiträge
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mcvitus 12.06.2014
1. Gut zu wissen
wann Träger von diamantbesetzten Schmuckstücken diese besser in den Kühlschrank legen müssen!
sciing 12.06.2014
2. Nanokristalliner Kohlenstoff
ist für mich kein Diamant. Diamanten sind Einkristalle, ncC das Gegenteil. Es ist erschreckend wie meine Kollegen für billige Puplicity, eindeutige Begriffe so missbrauchen. Das Thema ist nicht mein spezielles Fachgebiet, da finde ich solche Begriffsvermischungen extrem verwirrend und zwar als Fachmann.
z_beeblebrox 12.06.2014
3. Kalter Kaffee
---Zitat von SPON--- Bei einer Temperatur von 2000 Grad und einem Druck von 20 Gigapascal - dem etwa 200.000-fachen des normalen Luftdrucks - verwandelte sich die "Kohlenstoff-Zwiebel" in einen superharten Diamanten. ---Zitatende--- Das ist wirklich kalter Kaffee - das wirklich faszinierendere Verfahren ist das Chemical Vapour Deposition (CVD)! Bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur hochreine Diamantschichten zu erzeugen, ist wirklich klasse. Die damit erzeugten Diamanten (nicht nur Schichten sind möglich) kann sogar ein Diamantexperte per Lupe nicht vom Naturdiamanten unterscheiden. Da sind andere, aufwändige Untersuchungen nötig. Der Diamant ist nicht nur als Schmuck interessant, sondern, er hat außergewöhnliche physikalische und optische Eigenschaften - nicht nur die hohe Härte. U.a. höchste bekannte Wärmeleitfähigkeit (fünfmal besser als Silber), höchste bekannte Temperaturwechselbeständigkeit, sehr geringer Reibungskoeffizient, ausgezeichnete Eigenschaften als elektrischer Isolator u.v.a.m.. Wen es interessiert: http://de.wikipedia.org/wiki/Chemische_Gasphasenabscheidung http://www.e6.com/wps/wcm/connect/E6_Content_DE/Home/The+power+of+supermaterials/Synthetic+diamonds+extreme+properties/
hiroshi 13.06.2014
4. Das ist technisch nutzbar
Ich muss meinen Vorrednern wiedersprechen. In der Technik macht das einen großen Unterschied. (Zum beispiel zur Nutzung als Schneidstoff.)
hiroshi 13.06.2014
5. Das ist technisch nutzbar
Ich muss meinen Vorrednern wiedersprechen. In der Technik macht das einen großen Unterschied. (Zum beispiel zur Nutzung als Schneidstoff.)
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