세상에서 가장 단단한 물질은?

일반적인 믿음과는 달리 현존하는 가장 단단한 물질은 다이아몬드가 아닙니다. 다이아몬드는 지구상에서 자연적으로 발생하고 풍부한 물질 중 가장 단단한 물질일 뿐입니다. 내스크래치성, 압입 경도 및 인장 강도와 같은 다양한 경도 측정에 따르면 실제로 다이아몬드보다 더 단단한 재료는 6가지가 있습니다.

이 여섯 가지 재료는 다음과 같습니다:

1. 우르츠자이트 질화 붕소(Wurtzite boron nitride): 붕소와 질소 원자로 이루어진 결정으로 다이아몬드와 구조는 비슷하지만 밀도가 낮아 약간 더 단단합니다. 다이아몬드보다 최대 18% 더 높은 압력을 견딜 수 있습니다.

2. 론데라이트(Lonsdaleite): 다이아몬드와 같은 정육면체 구조가 아닌 육각형 구조를 가진 또 다른 형태의 탄소입니다. 흑연을 함유한 운석이 지구에 떨어질 때 형성됩니다. 다이아몬드보다 최대 58% 높은 압력에 견딜 수 있습니다.

 

3. 카빈(Carbyne): 매우 강하고 단단한 탄소 원자의 1차원 사슬입니다. 인장 강도는 다이아몬드보다 두 배, 강성은 세 배나 높습니다. 하지만 매우 불안정하고 대량 합성이 어렵다는 단점이 있습니다.

 

4. 그래핀(Graphene): 원자 한 개 두께의 탄소 원자로 이루어진 2차원 시트입니다. 뛰어난 전기적, 열적, 기계적 특성을 가지고 있습니다. 인장 강도는 강철보다 약 300배 강하며, 알려진 소재 중 가장 높은 인장 강도를 가지고 있습니다.

 

5. 다이아몬드 나노 스레드(Diamond nanothreads): 다이아몬드와 같은 패턴으로 배열된 탄소 원자로 이루어진 원통형 구조입니다. 사람의 머리카락보다 가늘지만 강철보다 강합니다. 나노 기술 및 우주 탐사 분야에서 잠재적인 응용 분야가 있습니다.

 

6. 초경질 풀러라이트(Ultrahard fullerite): 풀러렌이라고 불리는 구형 분자로 구성된 탄소의 한 형태로, 각각 60개의 탄소 원자로 이루어져 있습니다. 측정 방법에 따라 다이아몬드보다 1.17~1.52배 정도 더 단단합니다.