É o material mais duro do mundo, e no entanto pode não apenas ser usada para cortar outros materiais, mas pode ser usinado em si.
Já mais de 600 anos atrás primeiros diamantes foram cortadas ea mesma técnica ainda é usada para transformar as pedras preciosas em jóias requintado e mais tarde em inigualável ferramentas industriais. Dr. Lars Pastewka e equipe Prof Michael Moseler no Instituto Fraunhofer de Mecânica dos Materiais IWM em Freiburg / Alemanha pode agora revelar o segredo de porque é que os diamantes podem ser usinadas. A equipe publicou suas descobertas na edição em linha atual da revista Nature Materials. Este trabalho representa um progresso importante na tribologia-a pesquisa de atrito e desgaste. Apesar da grande importância para a indústria os princípios científicos da tribologia são mal compreendidos.
Mecanismo de remoção de material durante a lapidação de diamantes
Diamantes foram moídas por artesãos por centenas de anos usando rodas de ferro fundido studded com partículas de diamante fina girando em torno de 30 metros por segundo na borda exterior. Um sentimento altamente sintonizado de som e sentimento permitir um moedor de diamantes experientes para realizar o diamante bruto no ângulo certo para alcançar uma superfície lisa e polida. O fato de que os diamantes reagir direcionalmente tem sido conhecida há muito tempo, diz Lars Pastewka. O fenômeno físico é conhecido como anisotropia. Os átomos de carbono na estrutura do diamante planos de rede forma, alguns dos quais são mais fáceis de polonês do que outros, dependendo do ângulo em que o diamante é realizada.
Por centenas de anos, os pesquisadores foram à procura de uma maneira lógica de explicar esse fenômeno empírico, e têm sido até agora sem sucesso. Igualmente, ninguém foi capaz de explicar porque é possível que o material mais duro do mundo pode ser usinado. Os cientistas em Freiburg ter respondido a estas duas perguntas com a ajuda de um método de cálculo recém-desenvolvido.
Michael Moseler explica o método em termos leigos: »No momento em que um diamante é chão, não é mais um diamante« Devido à fricção de alta velocidade entre o diamante bruto e as partículas de diamante na roda de ferro fundido, uma completamente diferente ». vidro como fase de carbono «é criado na superfície da pedra preciosa em um processo mecanoquímica. A velocidade com que esta fase material aparece depende da orientação cristalina dos diamantes em bruto. »Este é o lugar onde anisotropia vem em«, explica Moseler.
O novo material na superfície do diamante, acrescenta Moseler, é então »descascada" de duas maneiras: o efeito lavra das partículas com arestas vivas diamante na roda repetidamente arranhões off partículas de carbono minúscula poeira da superfície - isto não seria ser possível, no estado do diamante original, que é muito difícil e em que as forças vínculo seria muito grande. O impacto, segundo e igualmente importante na superfície do cristal impenetravelmente normalmente dura é devida ao oxigênio (O) no ar. O vínculo duas moléculas de O com átomos de carbono (C) dentro do instável, longas cadeias de carbono que se formaram na superfície da fase vítrea para produzir o gás CO 2 na atmosfera, o dióxido de carbono.
E como foi possível determinar quando e quais os átomos se destacar a partir da superfície cristalina? »Olhamos muito de perto a mecânica quântica das ligações entre os átomos na superfície da quebra diamantes em bruto. Nós tivemos que analisar o campo de força entre os átomos em detalhes «, explica Lars Pastewka.
Se alguém entende estas forças o suficiente, pode-se descrever precisamente - e modelo - como fazer e quebrar as ligações. »Isto forneceu a base para as investigações sobre a dinâmica dos átomos na superfície o atrito entre uma partícula de diamante no volante e os diamantes brutos em si«, acrescenta Pastewka. Ele e seu colega Moseler ter calculado os caminhos de cerca de 10 mil átomos do diamante e seguiu-os na tela. Seus cálculos valeu a pena: o modelo é capaz de explicar todos os processos envolvidos no método empoeirado e longo incompreendido de diamante.
O modelo recém-desenvolvidos não é apenas um marco no campo da pesquisa de diamantes:. »Isso prova também que os processos de atrito e desgaste pode ser descrito com precisão com métodos de simulação de material moderno que vão desde o nível atômico para objetos macroscópicos« enfatiza o professor Peter Gumbsch, diretor do instituto. Ele considera este exemplo apenas como uma das muitas perguntas sobre o desgaste que a indústria precisa de respostas. Estas questões serão abordadas no futuro, pelo IWM Fraunhofer dentro da recém-fundada MicroTribology Centro μTC sob o lema »fazem tribologia previsível".
Fonte: http://www.fraunhofer.de/