الماس و کاربرد آن در صنعت
سنگ الماس تنها سنگ قیمتی، ساخته شده با یک عنصر می‌باشد.
سایر سنگ‌های قیمتی از چندین عنصر ساخته شده اند به طور مثال سنگ زمرد از عناصر اکسیژن ، آلومینیوم، سیلیسیوم و بریلیوم و سنگ یاقوت از آلومینیوم و اکسیژن ساخته شده است.
الماس تنها با استفاده از کربن خالص ساخته شده است و فرمول شیمیایی این سنگ (C) می‌باشد.
در بررسی و مطالعه الماسها از دو فاکتور بسیار مهم استفاده می‌شود که عبارتند از :
فرمول شیمیایی
ساختار کریستالی
فرمول شیمیایی : در این فاکتور نوع و تعداد اتمهای کربن مشخص می گردد.
ساختار کریستالی : در این فاکتور چگونگی قرار گرفتن اتمهای کربن نسبت به هم مشخص می‌شود.
برای شکل گیری الماسها به فشار و حرارت بسیار بالایی احتیاج است و این جواهر ارزشمند در عمق 120 تا 200 کیلومتری از سطح زمین ساخته شده و سپس توسط آتشفشان‌ها بر سطح زمین آورده می‌شود.
قدیمی ترین الماس جهان 2. 5 بیلیون سال قبل و جدید ترین آن در 45 میلیون سال قبل ساخته شده اند.
درصد کیفیت کربنی که الماس‌های جواهری دارند 99. 95 می‌باشد.
با کشف معدنی از الماس در سال 1870 در آفریقای جنوبی، انقلابی در تجارت این جواهر گرانبها به وجود آمد . اگرچه بیش از این تاریخ نیز معادنی در کشور‌های هند و برزیل کشف شده بودند.
از معدنی در منطقه سیبری کشور روسیه، الماس‌های مختلفی استخراج می‌شود که این الماسها کاربردهای صنعتی دارند.
این الماسها از کیفیت کمتری نسبت به سایر نمونه‌های زینتی برخوردار است.
بر اساس آمار از بین کل الماس‌های استخراج شده، تنها 25 در صد از آنها کیفیت گوهری داشته و به عنوان جواهر مورد استفاده قرار می گیرد.
سالانه حدود 200 میلیون قیراط الماس صنعتی مورد نیاز است که بخش بیشتر از آن به صورت مصنوعی تامین می‌شود.
در ادامه مواردی از استفاده الماس در صنعت آمده است.
موارد استفاده الماس صنعتی عبارتند از :
استفاده از الماس در مته‌های حفاری چاه‌های نفت و گاز
استفاده از الماس در دستگاه‌های برش صنعتی
استفاده از الماس در تولید قطعات اپتیک
استفاده از لماس در ساخت قطعاتی از موتورهای جت
استفاده ازالماس در تولید برخی از ابزار‌های دندان پزشکی
استفاده از الماس در تولید خنک کننده
استفاده از الماس در ساخت لوازم پیشرفته مغناطیسی
استفاده از الماس در ساخت پنجره فضاپیماها
اگر چه الماس را بیشتر به عنوان زینت بخش می شناسند، ولی بیش از ۸۰ درصد آن به مصارف صنعتی می رسد. میزان الماس مصرفی در صنعت از ۷۴ درصد در سال ۱۹۳۴ به ۸۹ درصد در سال ۱۹۷۹ فزونی گرفت. به طور عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسیار سخت نظیر فولادهای آلیاژی و کاربید تنگستن، ساییدن، اره کردن سنگ و بتون و حفاری‌ها به کار می رود.امروزه نیم رساناهاى بسیارى مانند سیلیکون در گستره وسیعى از دستگاه‌هاى الکترونیکى به کار مى روند اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتى و سرعت فوق العاده بیشتر فقط در مقایسه با خلاء است که عنوان دومین نیم رساناى برتر جهان را به خود اختصاص مى دهد. الماس با داشتن چنین ویژگی‌هایى و به خصوص امروزه که آزمایشگاه‌ها قادر به تولید سنگ‌هاى خالص و ناخالص کنترل شده اند، مى تواند پایه گذار انواع سراسر نوینى از دستگاه‌هاى الکترونیکى پرقدرت باشد. با این که استفاده از الماس در صنایع الکترونیک به چند دهه دیگر واگذار شده است، اما به اعتقاد دانشمندان این سنگ قیمتى صنایع نیم رسانا را به کلى دگرگون خواهد کرد. کاربردهای فناورانه الماسها به طور چشمگیری از محبوبیت آنها به عنوان جواهر فراتر رفته است و به طور فزآینده ای در صنایع مورد استفاده هستند.
ارتقای محاسبات کوانتومی ـ فیزیکدانان روسی دانشگاه ایالتی لومونوسف مسکو موفق به ابداع روشی برای تولید انبوه بلورهای ریز الماس به شکل سوزن و نخ شده اند که ممکن است نیروی نسل آینده محاسبات کوانتومی را فراهم کند. این پژوهشگران به توضیح ویژگی‌های ساختاری بلورهای میکرومتری الماس در اشکال نخ و سوزن و ارتباط متقابل آنها با ویژگی‌های تابناکی و بهره وری گسیل میدانی الکترون پرداخته اند. یکی از مشکلاتی که پژوهشگران به آن پرداخته‌‌اند، تولید بلورهای الماس به شکل سوزن و نخ است. شکل‌‌دهی این چنینی به الماس‌های طبیعی و مصنوعی به دلیل شیوه صیقل دادن مشابه کار جواهرسازی امکان پذیر است. روش‌های دیگر مانند لیتوگرافی و فناوری‌های پرتوی یون نیز به جداسازی قطعات دارای اشکال مطلوب از بلورهای بزرگ کمک می کنند. این در حالی است که شیوه‌‌های برش مذکور بسیار گران هستند و همیشه عملی نیستند.
به همین منظور دانشمندان روسی فناوری جدیدی را ابداع کرده‌‌اند که تولید انبوه بلورهای ریز الماس به شکل سوزن و نخ را ممکن می‌سازد. نتایج اولیه آنها هفت سال پیش منتشر شده بود. روش مذکور شامل تعیین شکل گیری فیلم‌‌های چندبلوری از بلورهای به شکل ستون است. برای مثال، یخ روی سطح دریاچه اغلب از چنین بلورهایی ساخته شده که در زمان ذوب شدن قابل مقایسه هستند.
پژوهشگران نشان داده اند که پوشش الماس دارای کیفیت پایین که از بلورهای جداگانه و غیرمتصل تشکیل شده اند، می توانند برای تولید الماس در شکل سوزن و نخ به کار گرفته شوند. به این منظور باید این پوشش‌ها را در محیط محتوی اکسیژن حرارت داد. ماده این پوشش‌ها پس از گرم شدن، اکسیده و به گاز تبدیل می شود.
باریک ترین سیم جهان ـ فیزیکدانان دانشگاه استنفورد با استفاده از الماس واره (کوچک ترین بخش‌های الماس) موفق به ابداع باریک‌ترین سیم برق جهان به عرض سه اتم شده اند. سازندگان بر این باور هستند که روش جدید مورد استفاده برای تولید این نانو سیم می تواند در آینده برای ساخت سیم‌های بسیار کوچک برای طیف گسترده ای از کاربردها از جمله پوشاک تولید کننده برق، دستگاه‌های اپتوالکترونیک و حتی ساخت مواد ابررسانا با قابلیت هدایت برق با کمترین اتلاف استفاده شود. الماس وارهها که از زنجیره‌‌های به هم پیوسته کربن و هیدروژن ساخته شده اند، معمولاً به طور طبیعی در مایعات نفتی ایجاد می شوند. برای این تحقیق، پژوهشگران به استخراج مولکولهای کوچک و جداسازی آنها پرداخته و یک اتم سولفور را به هر یک متصل کردند. این الماس واره‌‌های متصل به سولفور در یک محلول ساخته شدند تا به یون‌های مس چسبیده و اجزای نانوسیم را ایجاد کنند. در این محلول، اجزا توسط پدیده ای موسوم به نیروی واندروالسی دور هم متراکم شدند. نیروی واندروالسی به نیروی نسبتاً ضعیف بین مولکولهای یک ماده گفته می شود. در این سیم، اتمهای مس و سولفور هر جزء در وسط به هم متصل شده و هسته رسانای سیم را تشکیل می دهند و الماس واره‌‌های بزرگتر نیز در بخش خارجی قرار گرفته و پوسته عایق را شکل می دهند. مقیاس اتمی این سیم‌‌ها و رسانا بودن آنها، بخش مهمی از سودمندی آنها به شمار می رود زیرا مواد ساخته شده در یک یا دو بُعد بسیار متفاوت تر از سیم‌های با اندازه عادی رفتار می کنند به ویژه اگر تأثیر مکانیک کوانتومی آن در نظر گفته شود که جریان الکترون را محدود می کند.
این پژوهشگران همچنین از الماس وارهها برای ساخت نانوسیم‌‌های تک بعدی از کادمیوم، روی، آهن و نقره استفاده کرده اند. یافته‌‌های این تحقیق در مجله Nature Materials منتشر شده است.
الماسی سخت‌تر از الماس ـ دانشمندان استرالیایی در طول چندین سال تلاش موفق به توسعه نوع نادری از الماس شدند که سخت تر از تمامی الماسها است. الماس سخت ترین ماده طبیعی است که روی زمین وجود دارد و توانایی بریدن سنگ و آهن را نیز دارد اما این الماس جدید نمونه ارتقاء یافته الماس‌های پیشین است. این الماس یک نسخه از «لونسدالیت» (lonsdalite) است که به طور طبیعی در مرکز تعداد انگشت شماری از محل‌‌های برخورد شهاب سنگ در سراسر جهان وجود دارد.
این الماس جدید با نمونه‌های پیشین تفاوت دارد و خاص است چرا که بیشتر الماسها از کربن در یک شبکه مکعبی ساخته شده‌اند، اما لونسدالیت (lonsdalite) دارای ساختاری به شکل یک شبکه شش ضلعی است که این امر آن را تا ۵۸ درصد سخت تر از الماس‌های معمول می کند.
در حال حاضر پژوهشگران در آزمایشگاه موفق به ایجاد یک نسخه از لونسدالیت (lonsdalite) در مقیاس نانو شده اند و پیش بینی آنها این است که این نسخه از الماس می تواند مقاومت خارق‌‌العاده‌ای داشته باشد.
این الماس جدید به قدری سخت و مقاوم است که این تیم بر این باورند که می توان از آن در معادن و برای بریدن مواد بسیار سخت استفاده کرد. این پژوهش در Scientific Reportsبه چاپ رسیده است.
تبدیل زباله‌‌های هسته ای به باتری ـ زباله‌‌های هسته ای معمولاً یک مشکل عمده زیست محیطی هستند اما ممکن است به زودی به یکی از منابع انرژی پاک تبدیل شوند. دانشمندان دانشگاه بریستول روشی را برای تبدیل زباله‌‌های هسته ای به باتری با استفاده از الماس ابداع کرده اند. قرار دادن یک ماده رادیواکتیو با دامنه کوتاه در یک الماس ساخت دست بشر می تواند بار الکتریکی کوچکی تولید کند. اگر چه پژوهشگران از یک ایزوتوپ نیکل برای آزمایشات خود استفاده کردند، اما در نهایت می توان این کار را با استفاده از ایزوتوپ کربن موجود در بلوک‌های گرافیتی نیروگاه‌های انرژی هسته ای انجام داد. باتری‌‌های تولید شده در این رویکرد نمی توانند انرژی زیادی تولید کنند اما طول عمر آنها با عمر خود تابش مرتبط است.
پژوهشگران تخمین زده اند که یک باتری مبتنی بر کربن بتواند ۵۰ درصد نیروی خود را در ۵۷۳۰ سال تولید کند. این باتریها به احتمال زیاد در پهپادهای ارتفاع بالا، ضربان سازها، فضاپیماها و هر جای دیگری که تعویض باتری به سختی صورت می گیرد، استفاده خواهد شد. البته کاربردی شدن این باتریها هنوز تا دنیای واقعیت فاصله دارد. یکی از چالش‌ها، هزینه است. الماس بسیار گران است و شاید تبدیل مقادیر زیادی از زباله‌‌های هسته ای به باتری امکان پذیر نباشد.