鑽石是最硬的,如果將鑽石切割成像筷子一樣的小條,用手可以掰斷嗎?


哈哈,終於有我擅長的問題了。
首先明確一個概念,硬度和脆性是完全不同的兩個性質。
鑽石雖然硬,但是它性脆,是很嬌氣的。
如果變成細條,被人用力掰的話,是很容易崩碎的。

不知道你有注意過描述標準型鑽石刻面的時候,是57或者58個刻面。為啥用「或者」這個詞?這一個面的差別就在低尖上的那個刻面。

由於鑽石的脆性,57個刻面,也就是有底尖刻面的鑽石,底尖處薄弱很容易因為撞擊碎裂。
58個刻面的鑽石相對就要保險一些。

當然鑽石會開裂,還有鑽石自身的特性,鑽石有四組解理髮育
何為「解理」,就是單晶質寶石沿著特定方向裂開的性質。
加工鑽石時,也是利用了這一點性質。
如何將一顆大鑽原石分成兩顆或若干顆小一點的鑽石?
利用的就是鑽石的解理髮育。
這個加工過程叫「劈鑽」

只要快准狠的用手向下拍劈鑽刀,鑽石會乖乖的裂成兩半,而且劈開面會無比平滑,這就是傳說中的解理面。你說什麼?拍的不準不穩?那。。

所以,各位結婚有鑽戒的朋友們,鑽戒這東西就別天天戴了,幹活洗碗之類的務必脫下鑽戒,其他的寶石戒指也是一樣,有的脆、有的軟、有的吸油、有的不抗化學腐蝕。總之,珠寶首飾需要你的精心呵護。

剛說了些題外話,總體而言性脆的東西力距夠長的話能被掰斷,而韌性強的東西則是被掰彎。
你可以大致的類比玻璃棒的脆性,當然鑽石有玻璃棒不具備的解理髮育。

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硬度和韌性的關係

上面已經提過了,並不是越硬的東西就越結實,那麼什麼樣的東西會比較結實呢?
比如:軟玉(和田玉)摩氏硬度:6-6.5(遠低於金剛石的10),但輕摔一下通常不會碎,不像單晶質寶石這麼嬌氣,軟玉韌性很大,而韌性取決於物質材料的結構。
軟玉的主要成分是透閃石,以交織結構為特徵。

如圖,組成軟玉的透閃石以及陽起石晶體犬牙交錯,緊密的交織在一起,有很強的抗撞擊的能力,當然請你別把你的和田玉籽料當彈力球使。。

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有朋友問硬度到底有毛用,你可以簡單理解為硬度是指扛刮能力。
舉個例子:國產某知名手機廠商旗艦款手機背殼使用了陶瓷工藝,莫氏硬度到達8-8.5,你的金屬鑰匙硬度也不過是5-6的莫氏硬度而已,所以,如果只是單純的刮蹭,鑰匙是刮不花這款手機背殼的。當然摔(衝擊,撞擊)的話,該碎還是會碎的,跟鑽石易碎一個道理。
類似防刮原理的還有藍寶石面兒的手錶,或者手機攝像頭,藍寶石莫氏硬度達到9左右。
如果是金屬背殼,那則大大的不一樣,其實我們生活中的很多灰塵都是二氧化硅的顆粒(莫氏硬度要在7-7.5左右),所以未經強化的金屬不好好照顧,是很容易花的哦。

PS:鑽石莫氏硬度是10
下次你可以對你哥們說,哎讓哥們拿鑽石在你iphone6攝像頭上劃一下唄,刮出不出印子說明是假鑽石,刮出來了,嗯。。當我沒說。。
為了嚴謹,用來仿鑽的產品之一:碳化硅,莫氏硬度9.5。。。
(逃)

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樓主沒搞清楚【硬】的概念。
這麼解釋吧,你拿著一個鋸子鋸木頭,嘩嘩嘩,木頭就鋸開了
你要是拿著鋸子鋸很堅硬的物體,嘩嘩嘩,鋸刃就磨平了。

我是做碳化硅的,一種新材料陶瓷

就是這麼不起眼,灰溜溜的東西
當然,也可以拋光,拋完後是這樣的

當然,如果我們願意,也可以把它這樣

就是這麼一個不起眼的玩意,有多硬呢?這麼說吧,我們每次搬運的時候都會摘下手錶。因為一個不小心,用這玩意在手錶鏈上摩擦一下,手錶鏈就刮花了,慘不忍睹。

要加工也很難。毛坯略好一點,燒製成型後,哪怕鑽一個孔,也要鍍金剛石砂的鑽頭,基本上鑽一個孔就要廢一個鑽頭。

但是越硬的東西,越脆。

掉在地上,,哪怕是放在箱里受到一點撞擊,就這樣了

圖就不接著放了。鬧心。算是在我手上出的一起比較大的事故了。物流暴力裝卸,箱子一側都撞爛了。客戶也大意了,沒有驗貨,隨便找了個人就簽收了,回頭打開發現不好,來找我們賠償。也是醉了。


通常情況下,硬度越大,韌度越小,受到衝擊、摔打,越容易斷裂。

所以,如果真的有筷子粗細長短的鑽石,甭說用力掰斷了,就算你拿著在地上用力敲幾下都能四分五裂了


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1200個贊了,大家的熱情讓我受寵若驚


這幾天認真的跟留言的朋友交流了一下,認識到很多錯誤


首先就是光顧著自己答題high了,答著答著跑題了,事實上我現在這個答案是根據朋友們的提醒後修改了三次後得到的,雖然瑕疵太多,但是終於也算是回答了題主的問題。


借用我回復一位朋友評論的話:其實一開始我是真的想認真答題的,之所以列舉我的產品,是因為我覺得大體的屬性契合題主提問的鑽石,發圖片是因為我是個逗逼,只是想讓我的回答看著有趣。
我的知識儲備不夠,所以我只能像拉家常一樣舉個例子跟大家說說這個理兒。

但是讓我真正的列數據、畫圖表之類的分析,我真的不會……


因為知乎牛人太多我不敢胡說,為了回答大家的問題我這幾天也在不停的翻資料問前輩之類的,感覺學到了好多知識。


建議我改善包裝方式的,這要牽扯到很多公司管理、制度之類的問題,我現在說了還不算,但是大家的建議我會牢記在心。


很多好朋友給我列舉法律依據,說我不用賠償。其實我也知道,但是做單子,很多事不外乎人情,有的時候為了維護客戶,只能自己吃點虧了,供貨商不易。但是真的感謝你們的熱情。

還有好多人關心的【宇宙魔方】,我們的工廠主要是針對客戶批量供貨,那個魔方雖然好看,但是其實是我們自己做著玩的,自己做著玩是一回事,但是如果真的要買,我只能公事公辦,什麼模具費啊運輸費啊,隨隨便便買一個,就要成千上萬了。我真的不建議大家買這麼一個無用的東西回家擺著。理性消費啊,這麼貴的東西,買回家兩天就玩膩了,不划算。


你們覺得你們在知乎上都能想到這個問題,科學家們會沒有想到過?當然了,科學家們不會對這種看似好笑的問題嗤之以鼻。他們會問自己,我們真的知道答案嗎?如果不知道,那我們是不是該做個實驗呢?所以呢,科學家們早就做過掰鑽石的實驗了。

(圖片來源:Davies, A. R., Field, J. E., Pickles, C. S. J. (2003). Strength of free-standing chemically vapour-deposited diamond measured by a range of techniques.Philosophical Magazine, 83(36), 4059-4070.)(作者是劍橋大學卡文迪許實驗室的)

注意,是真的「掰」,而不是「砸」或者「摔」用科學的語言說,那就是「掰」鑽石是靜力或者擬靜力彎曲載入,應變的變化率(strain rate)很低;「砸」或者「摔」鑽石則是動力衝擊試驗,應變的變化率非常非常高。這兩者完全不能混為一談。

從試驗結果就能很明確的看到這一點,從開始載入到最終被掰斷,整個過程持續了大約700秒,也就是11分鐘,這是真正的慢慢慢慢的「掰」斷。拿鎚子砸或者往地上摔,整個過程的時間要以毫秒來度量,不能叫做「掰」。實際上,這個試驗的載入速率是每分鐘0.02毫米,這樣的載入速度,肉眼已經幾乎看不出試驗機在動了。

當然,在科學家的掰鑽石的實驗里,鑽石的尺寸並沒有筷子那麼大。我剛量了我家的筷子,長度大概20厘米,截面尺寸大概是0.5厘米見方,這樣的一根筷子如果是鑽石的,按3.52的相對密度,換算下來差不多要足足100克拉。如果您土豪到可以拿100克拉的鑽石做實驗,那悉聽尊便。

在上面這個實驗里,鑽石試件的尺寸是 18x1.96x0.36 毫米,三點彎曲試驗,兩邊簡支,支座間距為10毫米,中間載入集中力,最終破壞時的力大約為7牛頓。換算成應力,對於60多個不同的鑽石樣品,鑽石的強度為450兆帕到1000兆帕之間。

450 兆帕是什麼概念呢?你家房子用的混凝土抗壓強度大概在30兆帕左右,你家房子里的鋼筋的強度是300兆帕到400兆帕左右,很多汽車上用的高強度鋼材的強度大概在500兆帕左右,大家津津樂道的超級材料鈦合金的強度不過也就1000兆帕左右。

這位看官說了,什麼?你的意思是鑽石比鋼材都結實?甚至已經趕上鈦合金了?我並沒有這麼說,科學家們也沒有這麼說。科學家們說的是:截面尺寸1.96x0.36 毫米的鑽石靜力載入條件下受彎,強度是450兆帕。至於跟筷子一樣粗的鑽石、乃至跟鋼筋一樣粗的鑽石的強度是多少,不知道,因為沒有人做過實驗,甚至可能都沒有人做過那麼大的鑽石。

這位看官又說了,不對吧?細的鑽石和粗的鑽石,強度難道不一樣?沒錯,真的不一樣。雖然沒有人測試過足夠大的鑽石,但是我們知道有很多材料的性質很接近鑽石,比如玻璃,同樣是非金屬脆性材料,硬度同樣很高,斷裂韌性同樣很差。玻璃不像鑽石那麼貴,所以我們可以從玻璃這裡得到很多實驗結果。

對於一大塊普通的玻璃,實際測得的強度大概是70兆帕到100兆帕左右。事實上,普通玻璃之所以在70兆帕左右的時候會破壞,主要的原因是玻璃生產加工中產生的各種微小的瑕疵。如果採用更先進的工藝,把瑕疵控制的儘可能的低,玻璃的強度可以達到500兆帕。把這種高強度的玻璃製成纖維,也就是我們常說的玻璃纖維,而玻璃纖維製成的GFRP也就是我們俗稱的「玻璃鋼」,比如有些撐桿跳運動員的杆子、很多橋樑的加固構件就都是玻璃纖維製成的。單根玻璃纖維的實測強度甚至可以達到4000兆帕。如果你排除一切外部干擾,用最好的玻璃纖維,把它放在液氮里,然後再載入測試,得到的強度將會達到17000兆帕,幾乎等於根據原子理論計算出來的強度極限值。

所以說,雖然都是同一種材料,同樣的玻璃,同樣的鑽石,但是實際樣品的大小不同,它們的強度也會不同。對於鑽石來說,科學家們已經知道對於截面1.96x0.36 毫米的鑽石的強度。至於像筷子一樣粗的鑽石究竟如何,那可能還得做更多的實驗。

不管怎麼說,這是個很有意思的問題,我們現在已經有了碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉縴維,說不定將來科學家們還可以造出鑽石纖維呢。

延伸閱讀:如果您對鑽石的力學性能感興趣的話,還可以猛戳這個鏈接 如果用鎚子砸鑽石,鑽石會怎麼樣? - 豬小寶的回答


硬度和韌性是兩個性質。硬度大不代表韌性強。硬度是物體表面的性質,而韌性是物體自身體的性質,解理斷口雙晶發育都可能是斷裂的原因。


補充一下,題主提出的掰斷有兩種理解方式,一種用掰斷時的應變來評比,當然正如大多數評論說的,鑽石只要很微小的應變就會斷裂,但是問題是使其產生應變的應力卻是很大的。討論應變的量是楊氏模量。所以用應變來研究掰斷難度是筷子勝出。
我下面的論述解釋了單晶金剛石(多晶金剛石的理論並沒學過,晶體缺陷只討論單晶,大部分多晶金剛石都是金剛石薄膜方向的。當然是化學氣相沉積或者等離子氣相沉積的,不是天然的,天然的都是單晶)和筷子被掰斷受到的應力大小。關於應力和應變,google(百度)一下就有
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題主這裡的掰斷我理解為受到切應力了。

首先,一個物體為什麼會斷?因為它裂開了。為什麼會裂開?因為切應力給了他能量,能量達到臨界值以後裂紋開始擴展,線缺陷變成了面缺陷。宏觀結果就是出現一個斷面。

你這裡的鑽石我初步理解為單晶金剛石了,自然界中存在的都是單晶金剛石,單晶金剛石也長不到筷子那麼長(雖然多晶金剛石也長不到那麼長)。單晶金剛石和多晶金剛石肯定會在性質上有很大差異,多晶金剛石是眾多取向晶粒的單晶的集合。因為結構決定性質,所以多晶金剛石和單晶金剛石是有區別的。

金剛石是複式晶格,晶體結構為面心立方結構,C-C共價鍵是結構基礎,4個正四面體為一個晶胞,每個原胞含兩個碳原子。因為其結構中的C-C鍵鍵長短,鍵能高,所以很難破壞。所以它的硬度和熔點都是單質材料中最高的。

在實際的每種晶體中,都會存在缺陷。其中缺陷分為點缺陷,線缺陷,面缺陷,金剛石也不例外。在你掰斷它的時候,金剛石內部裂紋擴展,然後斷裂。所有晶體都有自己的解離面,金剛石的裂紋同樣,沿著解離面擴展。如果是裂紋比較少的金剛石,就算是筷子那麼長,也比筷子難掰斷的。如果裂紋變多,裂紋寬度增加到一定程度,可能會和筷子一樣好掰斷。具體的在材料物理性能上面有計算公式的。當然,這裡的難是說受到的切應力大小,肯定不會是形變大小。

參考:材料科學基礎,材料物理性能,晶體學,晶體缺陷。


硬是硬,韌是韌,鑽石是很硬,但是它並不韌,不夠韌的話,只要力矩夠大,分分鐘掰斷。

這麼說吧,玻璃也很硬,但是足夠細長的玻璃棒很容易掰斷,橡膠很軟,但是它很韌,你很難把一根橡膠棒掰斷吧?

再廢兩句話,其實硬和韌這兩個概念經常被人混淆或者被人認為是同一個概念。這兩個概念也可以類比人的心性,有些人看上去非常的剛強堅毅,這其實就是硬,只要壓力或挫折沒有大到一定的極限他們都扛得住,給人一種非常堅強的感覺,但是只要一超過極限,碎的七了垮鑔。相反有些人遇到事情就哭,給人很軟弱的感覺,這是典型的不夠硬,但是回頭再看看ta,大大小小的壓力也都扛過來了,就是委屈了ta那雙包含淚水的眼睛,這就是韌。

其實我自己就是典型的硬度不足,韌勁有餘。我從小哭到大,但是無論如何,我還是走過了那些黑暗的路,回過頭來細數我的經歷,才發現我承受了大多數人承受不了的東西…

韌!


博爾特是跑得最快的,如果將博爾特放在黑人里比較,算是最黑的嗎?


不用切成長條。

普通鑽石,用鐵鎚就能砸碎。

別問我是怎麼知道的!


關於材料科學,這個算我大學的老本行了,我來普及一點基本的材料科學知識吧。

化學常識告訴我們,材料的性質決定了材料的用途。鑽石,又名金剛石是自然界天然礦物中最硬的材料,用其來打孔、切割,算是金剛石最大價值的實現了。不過換上「鑽石」的名號,狂瀾吸金,在我一個理科生的眼裡看來就是「「鑽石」是 20 世紀全球最精彩的營銷騙局嗎?」

化學材料的幾個重要性質就是:硬度、強度、韌性、脆性、延展性,這幾組性質,是相互牽扯制約的,自然界不可能擁有一款以上指標都佔優勢的材料。

硬度是指,材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。用尖銳的材料A去刻畫另一種材料B,若留下刮痕,則A的硬度強,反之為B。其中硬度的衡量里,有一個莫氏硬度表的劃分標準,羅列了常見礦物的硬度參考值。值越大,越硬。

強度是指,材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為強度。同樣長度的實心不鏽鋼筷,肯定比木筷子的強度大。你要用更大的力氣,才能把鋼筷子給掰斷。

韌性和脆性,是一對相互制約的物理性質。對於韌性強的材料而言,你可以把它沒掰彎,但就是不易掰斷。而對脆性材料來說,則是有著寧死不屈的精神。這就好比鋼筷與比冰筷子(假如有)的區別。

而且脆性的東西一甩就很容易碎掉,比如玻璃杯、冰塊。當然同樣是玻璃,也可通過改變材料內部的分子排列結構,來提高韌性,使其不那麼易摔碎,比如用在手機上的「康寧大猩猩玻璃」。

延展性,是指材料可錘鍊可壓延的程度。一坨鐵,你用鎚子把它錘扁,可以變成一張鐵皮;而一坨冰,你用只能把他錘成渣。這就是延展性高與低的一個對比,而金屬的延展性是普遍較強的一類材料,因而被錘鍊成了各種容器,或飾品。其中「金」的延展性又是自然之最,金箔、金絲這些名字相信你已聽過無數回了。

科普完材料的基礎性質後,由理論常識,可歸納出鑽石的物理屬性有:

1. 硬度非常之高;延展性幾乎為零,一次性切割出來後,無重塑性可言,豌豆大小的磚石,一鐵鎚子下去估計粉碎;

2. 其脆性很高,韌性幾乎為0,屬於寧死不屈型,只可掰斷,不可掰彎;這一點性質上,可以想像一下掰斷玻璃棒的感覺。

3.其脆性高、硬度高,所以其強度也不會低到那裡去,想像一下玻璃棒、與陶瓷棒,都具有類似的性質,但是鑽石的強度,應該是要比這兩者更高的,具體高多少,此處無法闡述;要想將其掰斷,需要克服的就是其內部的剪切力,估計還得費點勁才能掰斷哦!

以上,僅從物理生活常識角度闡述,觀點未經實驗,可能存在一定偏差,僅供參考。


高中生一枚 前段時間化學剛學過這個 於是來試著答一下

下圖為高中化學選修三教材,感覺書上解釋的很清楚

鑽石的硬度雖高,但硬度更多的還是決定耐磨性,一般來說,硬度越大,耐磨性越好
一般比較兩個物體的硬度大小時,就用一個物體在另一個物體上劃,能被划出劃痕的硬度就小於另一個,而不是哪個能被掰斷或敲碎……
然後鑽石會被鎚子敲碎,這個更多看的是延展性
硬度大的物體延展性不一定好,比如玻璃


然後你要是切成長條,掰斷也是可以的-_-|||只要你捨得


這麼說吧,你們最經常看到的圓鑽、

我們在分級的時候是絕對不敢像電影上一樣一把抓起來然後撒沙子一樣撒下去的。掉桌子上有可能底尖就崩了。一撒就是一大筆錢沒了。


鑽石,我看大部分答主都是在說常見的單晶鑽石,那是肯定分分鐘斷的吧……
如果是較為罕見的多晶質鑽石,也就是黑鑽石的話,我估計懸。黑鑽的話,硬度也是10,但是韌性,好像是天然礦物中最好的吧……
只是一個小小的腦洞,希望有材料學的大佬來指點一波。


橡皮筋很軟,你掰斷一個試試?


如果是我,肯定捨不得,哈哈。斷是妥妥的,鑽石的硬度雖然好的不只一點點,但是脆性就比較差了,這一點和陶瓷等東西就很相似了。雖然它們硬度好,但是脆性差,關鍵是不像很多金屬那樣具有延展性,而這些東西就和它們本身的化學結構性有關了。


可以完全沒問題。鑽石的脆性很大,角度正確完全可以掰斷。


一個很簡單的比喻,QQ糖很軟吧,你拿顆往地下一摔,它會碎嗎? 家裡的瓷碗很硬,你往地下一摔,它會碎嗎?這裡的硬度和我們日常生活中理解的堅韌度,是兩個概念。


只說結論,很容易掰斷


請先搞清楚硬度和強度


硬度高韌性差,硬度低韌性好
玻璃可以劃傷你吧,掉地上就碎
魷魚劃不傷你吧,掉地上還是魷魚


原來我父皇就拿鑽石筷子給我和幾個皇兄講團結的道理 後面的故事估計你們都聽過了 媽蛋!勞資要飯的棍子呢!


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