6.4 ダイヤモンドの硬さはどのようにして測るのか

6.4 ダイヤモンドの硬さはどのようにして測るのか(How to measure diamond hardness)

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■ダイヤモンドの硬さはどのように測るのか

ダイヤモンドはあらゆる物質の中で最も硬い物質と⾔われています。ただ、具体的にどのくらい硬いかを測定するのは、⾮常に難しいことです。

その理由は、ダイヤモンドの硬さを測定する場合、ヌープ硬さが⽤いられますが、「加重を変えると、測定する硬さの値が変化する。」、「測定者が変わると硬さの値が異なる。」ということがおきてしまうからです。

測定機関、時期によって、ダイヤモンドの場合、HK=7000 ~ 8500 の幅があります。

参考までに、USAの計測器メーカのHPに示されていた、いろいろな鉱物や材料のモース硬さとヌープ硬さの表を転載します(表1)。

表1 いろいろな鉱物/材料のモース硬さとヌープ硬さ 

■ダイヤモンドより硬い物質はあるのか

ダイヤモンドは、地球上で一番硬い材料と言われていましたが、ダイヤモンドより硬い材料が存在することが知られています。隕石中に発見されたロンズデーライトといわれる物質です。一説にはダイヤモンドより58%もかたい材料ということです。実はロンズデーライトもダイヤモンドなのです。
では、普通のダイヤモンドと、ロンズデーライトとは何が異なるのでしょうか。その違いは炭素原子のつながり方にあります。
ダイヤモンド構造の炭素分子の組合せは、炭素原子の4本の腕が、それぞれ他の炭素原子と結びついた形を取っています。一つの炭素原子に着目すると、正四面体の中心にある炭素原子から正四面体の4つの各頂点に結合の手が延びた形になっています。

通常のダイヤモンドは、この正四面体が集合して立方体の形になるいわゆる立方晶という結晶構造をしています(図2)。これに対してロンズデーライトは、この正四面体が集合して六角柱のような形になる六方晶ダイヤモンドと呼ばれるものです(図3)。

図2 立方晶ダイヤモンドの構造

図3 六方晶ダイヤモンドの構造

ロンズデーライトの硬さですが、海外での硬さの測定については、コンピュータのシミュレーションによるもので、現物の硬さを測定したものでは無いとのことです。日本の研究者によれば、普通のダイヤモンド(立方晶ダイヤモンド)と、おそらく同じ硬さではないかとのことです。

 

 

参考文献
TED PELLA,INC. HP  :https://www.tedpella.com/company_html/hardness.htm
大人の科学.net HP :http://otonanokagaku.net/issue/cinema/vol11/index.html
The conversation HP  :http://theconversation.com/have-scientists-really-found-something-harder-than-diamond-52391
ダイヤモンドの性質 HP  :http://www.tomeidiamond.co.jp/tec/5.html

引用図表
アイキャッチ画像:CCO Creative Commons
表1: いろいろな鉱物/材料のモース硬さとヌープ硬さ  (出典: TED PELLA, INC. HP の表に一部追加)
図2: 立方晶ダイヤモの構造   大人の科学.net HP 中の図を改変
図3: 六方晶ダイヤモンドの構造   大人の科学.net HP 中の図を改変

 

ORG:2018/2/20