Diamantes:duros, mas frágeis – por que não são inquebráveis

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Os diamantes são o material natural mais duro da Terra. O nome deriva da palavra grega antiga adámas , que significa “invencível” ou “inquebrável”. No entanto, o golpe de um martelo de aço pode quebrar um diamante em pequenos fragmentos.

Como pode algo ser tão duro e ao mesmo tempo tão frágil? A confusão decorre de como “dureza” é definida. Na linguagem cotidiana, duro significa resistente a flexões, cortes ou quebras. Na ciência dos materiais, a dureza quantifica a resistência de um material à deformação permanente e localizada. Os cientistas classificam a dureza em três tipos:

• Dureza ao risco: medido arrastando um material mais duro pela superfície e observando a profundidade da ranhura.
• Dureza de recuperação: determinado deixando cair uma ferramenta semelhante a um martelo com a ponta de um material mais duro e medindo a altura do salto.
• Dureza de indentação: obtido pressionando um material mais duro na superfície sob uma força fixa e medindo a profundidade da indentação.

Como nenhum material é mais duro que o diamante, ele sempre deforma a ferramenta em vez de ser deformado. Na verdade, os diamantes estabelecem o limite superior na maioria das escalas de dureza. Na escala de Mohs, o diamante pontua no máximo 10.

Baixa resistência explicada

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Embora dureza e tenacidade sejam frequentemente usadas de forma intercambiável na linguagem cotidiana, elas são distintas na ciência dos materiais. A dureza mede a resistência à mudança de forma; a tenacidade mede a capacidade de um material de absorver energia antes da fratura. Por esta definição, a borracha é muito mais resistente que o diamante. Uma bola de borracha pode absorver um golpe de marreta sem quebrar, enquanto um diamante se estilhaçará em inúmeros fragmentos no primeiro impacto.

A baixa tenacidade do diamante está enraizada na sua estrutura cristalina. Cada átomo de carbono está ligado covalentemente a quatro vizinhos, formando uma rede rígida que resiste à deformação superficial. No entanto, esta mesma rigidez torna a rede vulnerável a tensões de cisalhamento. Quando um choque se propaga através do cristal, ele encontra planos de clivagem – direções de fratura preferidas – que permitem que as ligações se quebrem rapidamente, fazendo com que o diamante se quebre como um castelo de cartas.

Cortar diamantes sem quebrá-los

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A delicada arte do corte do diamante aproveita a dureza do material respeitando a sua fragilidade. Como nenhuma ferramenta é mais dura que o diamante, os cortadores usam serras com ponta de diamante ou lasers para marcar a pedra nos ângulos desejados. Um cutelo de aço então força a linha de pontuação, dividindo o diamante ao longo de seu plano de clivagem. A maior tenacidade do aço permite suportar a força de corte sem fraturar.

Após a divisão inicial, os cortadores polim as facetas usando abrasivos diamantados sucessivos. O diamante é mantido em um suporte cimentado, com a borda indesejada exposta. Essa borda é esfregada contra um segundo diamante para remover material, criando uma face plana. O polimento final utiliza lixa em pó diamantado, garantindo um acabamento impecável.