I sin virksomhet bruker en person ulike kvaliteter av stoffer og materialer. Og ikke uviktig er deres styrke og pålitelighet. De hardeste materialene i naturen og de som er laget kunstig vil bli diskutert i denne artikkelen.
Common Standard
For å bestemme styrken til materialet, brukes Mohs-skalaen - en skala for å vurdere hardheten til et materiale ved dets reaksjon på riper. For lekmannen er det hardeste materialet diamant. Du vil bli overrasket, men dette mineralet er bare et sted på 10. plass blant de hardeste. I gjennomsnitt anses et materiale som superhardt hvis verdiene er over 40 GPa. I tillegg, når du identifiserer det hardeste materialet i verden, bør arten av dets opprinnelse også tas i betraktning. Samtidig avhenger ofte styrke og holdbarhet av virkningen av eksterne faktorer på den.
Det hardeste materialet på jorden
I denne delen vil vi ta hensyn til kjemiske forbindelser med en uvanlig krystallstruktur, som er mye sterkere enn diamanter og godt kan ripe den. La oss ta medtopp 6 hardeste menneskeskapte materialene, starter med de minst harde.
- Karbonnitrid - bor. Denne prestasjonen av moderne kjemi har en styrkeindeks på 76 GPa.
- Graphene aerogel (aerographene) er et materiale 7 ganger lettere enn luft, som gjenoppretter formen etter 90 % kompresjon. Et utrolig slitesterkt materiale som også kan absorbere 900 ganger sin egen vekt i væske eller til og med olje. Dette materialet er planlagt brukt i oljesøl.
- Graphene er en unik oppfinnelse og det mest holdbare materialet i universet. Litt mer om ham nedenfor.
- Carbin er en lineær polymer av allotropisk karbon, som supertynne (1 atom) og supersterke rør er laget av. I lang tid var ingen i stand til å bygge et slikt rør med en lengde på mer enn 100 atomer. Men østerrikske forskere fra Universitetet i Wien klarte å overvinne denne barrieren. I tillegg, hvis tidligere karabin ble syntetisert i små mengder og var veldig dyr, er det i dag mulig å syntetisere det i tonn. Dette åpner nye horisonter for romteknologi og utover.
- Elbor (kingsongite, cubonite, borazon) er en nanodesignet forbindelse som er mye brukt i dag i metallbearbeiding. Hardhet - 108 GPa.
Fulleritt er det hardeste materialet på jorden som er kjent for mennesker i dag. Dens styrke på 310 GPa sikres ved at den ikke består av individuelle atomer, men av molekyler. Disse krystallene vil lett skrape en diamant som en smørkniv
Menskehenders mirakel
Graphene er en annen oppfinnelse av menneskeheten basert på allotropiske modifikasjoner av karbon. Det ser ut som en tynn film som er ett atom tykk, men 200 ganger sterkere enn stål, med eksepsjonell fleksibilitet.
Det handler om grafen at de sier at for å stikke hull i det, må en elefant stå på tuppen av en blyant. Samtidig er dens elektriske ledningsevne 100 ganger høyere enn silisiumet til databrikker. Snart vil den forlate laboratorier og inn i hverdagen i form av solcellepaneler, mobiltelefoner og moderne databrikker.
To svært sjeldne resultater av uregelmessigheter i naturen
I naturen er det svært sjeldne forbindelser som har en utrolig styrke.
- Bornitrid er et stoff hvis krystaller har en spesifikk wurtzittform. Ved påføring av belastninger blir forbindelsene mellom atomene i krystallgitteret omfordelt, noe som øker styrken med 75%. Hardhetsindeksen er 114 GPa. Dette stoffet dannes under vulkanutbrudd, det er svært lite i naturen.
- Lonsdaleite (på hovedbildet) er en allotropisk karbonforbindelse. Materialet ble funnet i et meteorittkrater og antas å ha dannet seg fra grafitt under forholdene under eksplosjonen. Hardhetsindeksen er 152 GPa. Finnes sjelden i naturen.
Wonders of wildlife
Blant de levende vesenene på planeten vår er det de som har noe helt spesielt.
- Web of Caaerostris darwini. Tråden som Darwins edderkopp sender ut er sterkere enn stål oghardere enn kevlar. Det var dette nettet NASA-forskere tok i bruk i utviklingen av rombeskyttelsesdrakter.
- Muslingtenner Sea limpet - deres fibrøse struktur blir nå studert av bionikk. De er så sterke at de lar bløtdyret rive av algene som har vokst inn i steinen.
Jernbjørk
Et annet naturens mirakel er Schmidts bjørk. Treet er det hardeste naturlige materialet av biologisk opprinnelse. Den vokser i Fjernøsten i Kedrovaya Pad naturreservat og er oppført i den røde boken. Styrken kan sammenlignes med jern og støpejern. Men den er ikke utsatt for korrosjon og forråtnelse.
Den allestedsnærværende bruken av Schmidt bjørkeved, som selv kuler ikke kan trenge gjennom, hindres av sin eksepsjonelle sjeldenhet.
Det hardeste av metaller
Dette er et blå-hvitt metall - krom. Men styrken avhenger av dens renhet. I naturen inneholder den 0,02 %, noe som slett ikke er så lite. Det utvinnes fra silikatbergarter. Meteoritter som faller til jorden inneholder også mye krom.
Den er korrosjonsbestandig, varmebestandig og ildfast. Krom finnes i mange legeringer (kromstål, nikrom) som er mye brukt i industrien og i antikorrosjonsbelegg.
Sterkere sammen
Ett metall er bra, men noen kombinasjoner kan gi legeringen fantastiske egenskaper.
En supersterk legering av titan og gull er det eneste sterke materialet som har vist seg å være biokompatibelt med levende vev. Beta-Ti3Au-legeringen er så sterk at denumulig å slipe i en mørtel. Det er allerede i dag klart at dette er fremtiden for ulike implantater, kunstige ledd og bein. I tillegg kan den brukes på boring, sportsutstyr og mange andre områder av livet vårt.
En legering av palladium, sølv og noen metalloider kan også ha lignende egenskaper. Forskere fra C altech Institute jobber med dette prosjektet i dag.
Fremtiden til $20 per nøste
Hva er det vanskeligste materialet noen i gata kan kjøpe i dag? For bare $20 kan du kjøpe 6 meter Braeön-tape. Siden 2017 har den vært i salg fra produsenten Dustin McWilliams. Den kjemiske sammensetningen og produksjonsmetoden holdes strengt fortrolig, men kvalitetene er fantastiske.
Alt kan festes med tape. For å gjøre dette må den pakkes rundt delene som skal festes, varmes opp med en vanlig lighter, plastsammensetningen må gis ønsket form og det er det. Etter avkjøling vil skjøten tåle en belastning på 1 tonn.
Både hardt og mykt
I 2017 dukket det opp informasjon om etableringen av et fantastisk materiale - det hardeste og mykeste på samme tid. Dette metamaterialet ble oppfunnet av forskere fra University of Michigan. De klarte å lære å kontrollere strukturen til materialet og få det til å vise ulike egenskaper.
Når den for eksempel brukes til å lage biler, vil kroppen være stiv når den beveger seg, og myk når den kolliderer. Kroppen absorberer kontaktenergi og beskytter passasjeren.
