Zo hard en toch te bewerken: diamant

Door letatcest op donderdag 2 december 2010 16:37 - Reacties (18)
Categorie: wetenschap, Views: 7.893

Ergens in mijn achterhoofd heb ik het me meer dan eens afgevraagd: hoe kan het toch dat diamant te bewerken is, terwijl we hier te maken hebben met het hardste natuurlijke materiaal op Aarde? Toch doen we dat nu al zo'n 600 jaar op vrijwel dezelfde manier: met wat speciale gereedschappen en vooral met fingerspitzengefühl en een goed oor. De edelsteen is alleen maar goed te bewerken in een bepaalde richting en dat luistert nogal nauw. Alleen waarom? Nu is de werking van het mechanisme op atomaire schaal uitgeplozen.

Diamantbewerking kan alleen plaatsvinden door de steen in een bepaalde hoek te snijden of te slijpen en dan ook nog alleen met diamant zelf.1 Om een diamant te slijpen gebruikt men een gietijzeren schijf bezaaid met fijne diamantjes en olie. De buitenrand van de schijf draait met 30 meter per seconde. Voor een geoefende diamantair is het mogelijk te horen en voelen hoe hij de steen moet houden om te kunnen slijpen, want de steen is alleen maar slijpbaar in bepaalde richtingen.

De onderzoekers van het Fraunhofer Instituut in Duitsland hebben een wetenschappelijke verklaring gevonden voor deze al eeuwen empirisch bewezen anisotropie, namelijk: "Als een diamant geslepen wordt, is het slijpoppervlak niet langer diamant." Door de hoge wrijvingssnelheid tussen een ruwe diamant en de diamantstukjes in het slijpwiel onstaat er een totaal andere "glas-achtige koolstoffase" aan het oppervlak van de steen door een mechanochemisch proces. De snelheid waarmee deze materiaalfase verschijnt hangt af van de oriëntatie van de kristallen in een ruwe diamant: een anisotroop materiaal (waarbij de materiaaleigenschappen niet in alle richtingen gelijk zijn).

Het nieuwe materiaal aan het oppervlak van de diamant wordt er op twee manieren afgepeld. Ten eerste door het snel ronddraaiende wiel waardoor er steeds deeltjes afgeschraapt worden. Maar veel interessanter is de tweede reden: de O2 moleculen uit de lucht binden met de C-atomen om samen te komen tot... CO2

De belangrijke uitkomst van het onderzoek - wanneer ontstaat de gewenste situatie en waardoor - kwam voort uit analyses waarbij men keek naar wat er kwantummechanisch plaatsvindt tussen de bindingen van de atomen tijdens het breken van de verbindingen.

De analyses hebben een werkbaar model opgeleverd waarbij de processen te berekenen zijn en er zo toch weer een onduidelijke zaak uit het verleden verhelderd is.

Nu er een wetenschappelijke basis is voor het anisotrope verschijnsel in diamant is het onderzoeksveld van de tribologie (wrijvingskunde: gedrag van contactvlakken) weer een puzzelstukje rijker.

1FYI: Sinds midden jaren '80 van de vorige eeuw zijn er ook andere, hardere materialen vervaardigd en synthetische diamanten worden sinds 1953 gemaakt.

Bron: http://www.sciencedaily.c.../2010/11/101129111742.htm

Volgende: Toeristenkiekjes in Amsterdam 12-'10 Toeristenkiekjes in Amsterdam
Volgende: Touchscreens van koolstofnanobuisjes? 11-'10 Touchscreens van koolstofnanobuisjes?

Reacties


Door Tweakers user Spetsnaz, donderdag 2 december 2010 16:47

Interessant stukje, dit heb ik mezelf ook wel eens afgevraagd hoe ze dat doen.

Door Tweakers user Jeroen, donderdag 2 december 2010 16:50

Leuk om te lezen! inb4 'CO2, slecht voor het milieu'


Door Tweakers user Barleone, donderdag 2 december 2010 16:56

Leuk om te weten! Snappen doe ik het nog niet helemaal, hoeft ook niet ;).

[Reactie gewijzigd op donderdag 2 december 2010 16:57]


Door Tweakers user letatcest, donderdag 2 december 2010 17:48

Het is ook best lastige materie,tribologie... Trouwens, interessante link, legt in detail uit hoe diamantslijpen werkt (behalve dan het kwantummechanisch moleculaire verhaal, maar wel erg goede uitleg over anisotropie en vele ander dingen): http://www.kennislink.nl/publicaties/diamantslijpen

Lol @ Jeroen :p wilde de kat niet op het spek binden he!

[Reactie gewijzigd op donderdag 2 december 2010 18:10]


Door Tweakers user postbus51, donderdag 2 december 2010 18:22

Dus dames Diamonds maken global warming mogenlijk , not best friends
Goed dat dit ff voor de kerst uitkomt , nu is een glazen kralenketting toch mogenlijk

Door Tweakers user Capacitor, donderdag 2 december 2010 18:30

Nog meer CO2 :P

Wel interessant artikeltje :)

Door Tweakers user xp7amrkr, donderdag 2 december 2010 19:24

Dus ik kan met boter een mes slijpen als ik het maar in de juiste richting en snelheid doe? 8)7

[Reactie gewijzigd op donderdag 2 december 2010 19:25]


Door Tweakers user Spetsnaz, donderdag 2 december 2010 19:49

@hierboven, CO2 is niet per definitie slecht, alleen in hoge concentraties is het giftig. Planten groeien bijvoorbeeld weer sneller van CO2.

Door Tweakers user stardusk, donderdag 2 december 2010 20:54

intressant, dus diamanten dragen dus bij aan het versterkte broeikaseffect

Door Tweakers user RobIII, vrijdag 3 december 2010 01:09

xp7amrkr schreef op donderdag 02 december 2010 @ 19:24:
Dus ik kan met boter een mes slijpen als ik het maar in de juiste richting en snelheid doe? 8)7
Ik zou eerst eens beginnen met leren begrijpend lezen en dan te trachten met boter een mes te slijpen ;)

Door Tweakers user DonJunior, vrijdag 3 december 2010 08:43

interessant stukje inderdaad.. leuk om eens een nuttige blog te lezen hier op Tweakers :P

Door Tweakers user Joindry, vrijdag 3 december 2010 09:01

O neen, een educatieve blog (klikt snel weg)

Neen serieus, leuk geschreven stukje. kort en heel duidelijk en heel verduidelijkend plaatje :P

Voornaamste weetje is dus eigenlijk dat er co2 ontstaat. Heeft er ook iemand een (volume)verhouding?

Door Tweakers user letatcest, vrijdag 3 december 2010 11:22

Dat heb ik niet, maar misschien kun je d'r hier achter komen: http://dx.doi.org/10.1038/nmat2902 al moet je dan wel een login hebben (lees: op een universiteit of via een uni-proxy daar naar toe gaan). Ik zie hier thuis alleen de abstract

Door Jonathan, zaterdag 4 december 2010 12:15

Blijft er vlak na het slijpen van een diamant dan ook altijd een laagje 'onedel' materiaal achter, of begrijp ik dat verkeerd?

Door Tweakers user Boudewijn, zondag 5 december 2010 18:00

Leuke informatieve post. Stukken beter dan je normaliter leest van mensen.
Gaaf dus :).

Door martijn, zondag 19 december 2010 14:11

Hoe hebben ze dan de allereerste diamantslijpmachine gemaakt? Die diamantjes daarop zullen ook geslepen zijn. Maar hoe? :P

Door Tweakers user CoB, zondag 19 december 2010 17:15

martijn schreef op zondag 19 december 2010 @ 14:11:
Hoe hebben ze dan de allereerste diamantslijpmachine gemaakt? Die diamantjes daarop zullen ook geslepen zijn. Maar hoe? :P
Kip en ei verhaal, wat was er eerst =D

Reageren is niet meer mogelijk