Mikä on vahvin tunnettu materiaali?

Vastaus tähän kysymykseen riippuu siitä, miten määrittelet “vahvan”, mutta tämän kirjoituksen (joulukuu 2007) vaikein tai vähiten kokoonpuristuva tunnettu materiaali ovat aggregoidut timanttinanoradat (ADNR), hiilen allotrooppi (lajike), joka koostuu erittäin pakatut ja toisiinsa kytketyt nanoputket. Yhdistettyjen timanttien nanorodien irtotavaramoduuli eli kovuusmitta on 491 gigapascalia (GPa), kun taas tavanomaisen timantin moduuli on vain 442 GPa. Yhdistetyt timanttinanoradat voivat naarmuttaa sekä timanttia että ultrakovaa fulleriittia, toista hiilen allotrooppia, joka oli edellinen kovuuden ennätys.

Fyysikot syntetisoivat ensimmäisen kerran aggregoidut timanttinanoradat vuonna 2005 Bayreuthin yliopistossa Saksassa. Natalia Dubrovinskaian johtama tiimi käytti räätälöityä 5000 tonnin (5 miljoonan kilogramman) alasinpuristinta näytteessä, joka koostui tavanomaisista fullereeneista (tunnetaan myös nimellä buckyballs, elementti C60). Puristamalla nämä pallot ja lämmittämällä ne 2500 asteeseen Kelvin, oli mahdollista luoda tämä uusi hiilen allotrooppi. Materiaali koostuu hiilinanoputkista, joiden halkaisija on 5–20 nanometriä ja joiden pituus on noin mikrometri.

Yhdistettyjen timanttien nanorodojen ulkonäkö on samanlainen kuin metallin, joka hajottaa eri värejä valoa ja antaa sille hieman sateenkaaren kaltaisen pinnan. Se, että se näyttää metallilta, on epätavallista, koska hiilen muut allotroopit (noki, grafiitti, timantti jne.) Tekevät harvoin, paitsi ehkä grafiitti.

Myös aggregoidut timanttinanoradat ovat 0.2 – 0.4%tiheämpiä kuin timantti, mikä tekee niistä tunnetuimman hiilen. Materiaalin kovuuteen vaikuttavan tekijän uskotaan olevan sen muodostavien nanoroodien satunnainen suuntautuminen. Koska nanorodien fyysinen rakenne on hieno verkko, kuten Kevlar®, materiaali on myös särkymätön, toisin kuin timantti.

Testaus on osoittanut, että käyttämällä yhdistettyjä timantti nanorods-kärkiä työkaluja teräksen koneistamiseen antaa työkalun, joka kuluu hitaammin kuin timantti ja mahdollistaa suuremman tarkkuuden. Kun on taloudellisesti kannattavaa valmistaa massatuotettuja yhdistettyjä timantti-nanopaloja, ne voivat todella korvata timantit teollisena hioma-aineena ja työkaluvinkkien materiaalina.