Diamante – Tabela de Materiais – Aplicações – Preço

Sobre o Diamante

O diamante é uma forma de carbono que é cristalizada em uma estrutura cúbica com cada átomo de carbono ligado por uma ligação química forte e rígida a quatro outros átomos. O diamante é o material natural mais duro conhecido. No entanto, devido a importantes fraquezas estruturais, a dureza do diamante é apenas razoável a boa. A resistência à tração precisa do diamante é desconhecida, no entanto, uma resistência de até 60 GPa foi observada e, teoricamente, poderia ser tão alta quanto 90-225 GPa, dependendo do volume/tamanho da amostra, da perfeição da estrutura do diamante e de sua orientação. O diamante tem um alto índice de refração (2,417) e propriedades de dispersão moderada (0,044) que dão aos diamantes lapidados seu brilho. 

Resumo

Nome	Diamante
Fase em STP	sólido
Densidade	3500 kg/m3
Resistência à tração	N/D
Força de rendimento	140000 MPa
Módulo de elasticidade de Young	1050 GPa
Dureza Brinell	45000 BHN
Ponto de fusão	4027 °C
Condutividade térmica	1000 W/mK
Capacidade de calor	1509 J/g K
Preço	20000000 $/kg

Composição de Diamante

O diamante é o alótropo do carbono no qual os átomos de carbono estão dispostos no tipo específico de rede cúbica chamada diamante cúbico. O diamante é extremamente forte devido à sua estrutura cristalina, conhecida como diamante cúbico, na qual cada átomo de carbono tem quatro vizinhos ligados covalentemente a ele. 

Aplicações de Diamante

Os usos mais familiares dos diamantes hoje são como pedras preciosas usadas para adorno e como abrasivos industriais para cortar materiais duros. Os mercados de diamantes de grau de gema e de grau industrial valorizam os diamantes de maneira diferente. Na indústria, as aplicações de diamantes incluem brocas de perfuração de petróleo, cortadores de rocha, matrizes de trefilação, matrizes de extrusão, insertos de ferramentas de corte, ferramentas de retificação óptica, revestimentos para discos rígidos de computador e revestimentos para rolamentos de esferas. O diamante é um semicondutor de banda larga (Egap = 5,47 eV) com alto potencial como material de dispositivo eletrônico em muitos dispositivos. Como o diamante tem uma condutância térmica tão alta, ele já é usado na fabricação de semicondutores para evitar o superaquecimento do silício e de outros materiais semicondutores. 

Propriedades Mecânicas do Diamante

Força do Diamante

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original.

A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica. Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa. No caso de tensão tracional de uma barra uniforme (curva tensão-deformação), a lei de Hooke descreve o comportamento de uma barra na região elástica. O módulo de elasticidade de Young é o módulo de elasticidade para tensões de tração e compressão no regime de elasticidade linear de uma deformação uniaxial e geralmente é avaliado por ensaios de tração.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Diamante

A resistência à tração final do Diamante é N/A.

Força de rendimento do Diamante

O limite de escoamento do Diamante é de 140000 MPa (compressivo).

Módulo de elasticidade do Diamante

O módulo de elasticidade de Young do Diamante é 1050 GPa.

Dureza do Diamante

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

O número de dureza Brinell (HB) é a carga dividida pela área da superfície da indentação. O diâmetro da impressão é medido com um microscópio com uma escala sobreposta. O número de dureza Brinell é calculado a partir da equação:

A dureza Brinell do Diamante é de aproximadamente 45000 BHN (convertido).

Veja também: Dureza dos Materiais

Propriedades térmicas do Diamante

Diamante – Ponto de Fusão

O ponto de fusão do Diamante é 4027 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual essa mudança de fase ocorre. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio. Para vários compostos químicos e ligas, é difícil definir o ponto de fusão, pois geralmente são uma mistura de vários elementos químicos.

Diamante – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Diamante é 1000 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. No geral:

A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto, geralmente podemos escrever k = k(T). Definições semelhantes estão associadas a condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.

Diamante – Calor Específico

O calor específico do Diamante é 509 J/g K.

Calor específico, ou capacidade calorífica específica, é uma propriedade relacionada à energia interna que é muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas c_v e c_p são definidas para substâncias compressíveis puras simples como derivadas parciais da energia interna u(T, v) e entalpia  h(T, p), respectivamente: 

onde os subscritos v e p denotam as variáveis ​​mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades c_v e c_p são chamadas de calores específicos (ou capacidades térmicas) porque, sob certas condições especiais, elas relacionam a mudança de temperatura de um sistema com a quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. Suas unidades no SI são J/kg K ou J/mol K.

Propriedades e preços de outros materiais

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