În activitățile sale, o persoană folosește diverse calități de substanțe și materiale. Și nu lipsită de importanță este puterea și fiabilitatea lor. Cele mai dure materiale din natură și cele create artificial vor fi discutate în acest articol.
Standard comun
Pentru a determina rezistența materialului, se folosește scara Mohs - o scară pentru evaluarea durității unui material prin reacția acestuia la zgâriere. Pentru profan, cel mai dur material este diamantul. Vei fi surprins, dar acest mineral este doar undeva pe locul 10 printre cele mai dure. În medie, un material este considerat superhard dacă valorile sale sunt peste 40 GPa. În plus, atunci când se identifică cel mai dur material din lume, ar trebui să se țină seama și de natura originii acestuia. În același timp, rezistența și durabilitatea depind adesea de impactul factorilor externi asupra acesteia.
Cel mai dur material de pe Pământ
În această secțiune, vom acorda atenție compușilor chimici cu o structură cristalină neobișnuită, care sunt mult mai puternice decât diamantele și ar putea foarte bine să-l zgârie. Să aducemtop 6 cele mai dure materiale artificiale, începând cu cele mai puțin dure.
- Nitrură de carbon - bor. Această realizare a chimiei moderne are un indice de rezistență de 76 GPa.
- Aergelul cu grafen (aerografen) este un material de 7 ori mai ușor decât aerul, care își reface forma după o comprimare de 90%. Un material uimitor de durabil, care poate absorbi de 900 de ori propria greutate în lichid sau chiar ulei. Acest material este planificat să fie utilizat în deversările de petrol.
- Grafenul este o invenție unică și cel mai durabil material din univers. Mai jos, mai multe despre el.
- Carbin este un polimer liniar de carbon alotrop, din care sunt realizate tuburi super-subțiri (1 atom) și super-rezistente. Multă vreme, nimeni nu a fost capabil să construiască un astfel de tub cu o lungime mai mare de 100 de atomi. Dar oamenii de știință austrieci de la Universitatea din Viena au reușit să depășească această barieră. În plus, dacă mai devreme carabina era sintetizată în cantități mici și era foarte scumpă, astăzi este posibil să o sintetizezi în tone. Acest lucru deschide noi orizonturi pentru tehnologia spațială și nu numai.
- Elbor (kingsongite, cubonit, borazone) este un compus nanoproiectat care este utilizat pe scară largă astăzi în prelucrarea metalelor. Duritate - 108 GPa.
Fullerita este cel mai dur material de pe Pământ cunoscut de oameni astăzi. Puterea sa de 310 GPa este asigurată de faptul că nu constă din atomi individuali, ci din molecule. Aceste cristale vor zgâria cu ușurință un diamant ca un cuțit pentru unt
Miracolul mâinilor umane
Grafenul este o altă invenție a omenirii bazată pe modificări alotropice ale carbonului. Arată ca o peliculă subțire cu grosimea de un atom, dar de 200 de ori mai puternică decât oțelul, cu o flexibilitate excepțională.
Despre grafen se spune că, pentru a-l străpunge, un elefant trebuie să stea pe vârful unui creion. În același timp, conductivitatea sa electrică este de 100 de ori mai mare decât siliciul cipurilor de calculator. Foarte curând, va părăsi laboratoarele și va intra în viața de zi cu zi sub formă de panouri solare, telefoane mobile și cipuri moderne de computer.
Două rezultate foarte rare ale anomaliilor naturii
În natură, există compuși foarte rari care au o putere incredibilă.
- Nitrura de bor este o substanță ale cărei cristale au o formă specifică de wurtzită. Odată cu aplicarea sarcinilor, conexiunile dintre atomii din rețeaua cristalină sunt redistribuite, crescând rezistența cu 75%. Indicele de duritate este de 114 GPa. Această substanță se formează în timpul erupțiilor vulcanice, este foarte mică în natură.
- Lonsdaleitul (în fotografia principală) este un compus alotrop de carbon. Materialul a fost găsit într-un crater de meteorit și se crede că s-a format din grafit în condițiile exploziei. Indicele de duritate este de 152 GPa. Se găsește rar în natură.
Minunii ale vieții sălbatice
Printre ființele vii de pe planeta noastră, se numără și cele care au ceva cu totul special.
- Web of Caaerostris darwini. Firul pe care îl emite păianjenul lui Darwin este mai puternic decât oțelul șimai greu decât kevlarul. Oamenii de știință de la NASA l-au pus în funcțiune pe această rețea în dezvoltarea costumelor de protecție spațială.
- Dinți de scoici Limpeta de mare - structura lor fibroasă este acum studiată de bionică. Sunt atât de puternici încât permit moluștei să rupă algele care au crescut în piatră.
Mesteacăn de fier
Un alt miracol al naturii este mesteacănul lui Schmidt. Lemnul său este cel mai dur material natural de origine biologică. Crește în Orientul Îndepărtat în Rezervația Naturală Kedrovaya Pad și este listat în Cartea Roșie. Rezistența este comparabilă cu fierul și fonta. Dar nu este supus coroziunii și degradarii.
Utilizarea omniprezentă a lemnului de mesteacăn Schmidt, în care nici măcar gloanțe nu poate pătrunde, este împiedicată de raritatea sa excepțională.
Cel mai dur dintre metale
Acesta este un metal alb-albastru - crom. Dar puterea sa depinde de puritatea sa. În natură, conține 0,02%, ceea ce nu este deloc atât de mic. Este extras din roci silicate. Meteoriții care cad pe Pământ conțin și mult crom.
Este rezistent la coroziune, rezistent la căldură și refractar. Cromul se găsește în multe aliaje (oțel crom, nicrom) care sunt utilizate pe scară largă în industrie și în acoperirile decorative anticorozive.
Mai puternici împreună
Un metal este bun, dar unele combinații pot oferi aliajului proprietăți uimitoare.
Un aliaj foarte puternic de titan și aur este singurul material puternic care s-a dovedit a fi biocompatibil cu țesuturile vii. Aliajul beta-Ti3Au este atât de puternic încâtimposibil de măcinat într-un mojar. Este deja clar astăzi că acesta este viitorul diferitelor implanturi, articulații artificiale și oase. În plus, poate fi aplicat forajului, echipamentelor sportive și multor alte domenii ale vieții noastre.
Un aliaj de paladiu, argint și unii metaloizi poate avea, de asemenea, proprietăți similare. Oamenii de știință de la Institutul C altech lucrează astăzi la acest proiect.
Viitorul la 20 USD o sfărâmă
Care este cel mai greu material pe care cineva îl poate cumpăra astăzi? Pentru doar 20 USD, puteți cumpăra 6 metri de bandă Braeön. Din 2017, este scoasă la vânzare de la producătorul Dustin McWilliams. Compoziția chimică și metoda de producție sunt păstrate cu strictețe, dar calitățile sale sunt uimitoare.
Orice poate fi fixat cu bandă adezivă. Pentru a face acest lucru, trebuie înfășurat în jurul pieselor de prins, încălzit cu o brichetă obișnuită, compoziției din plastic trebuie să i se dea forma dorită și atât. După răcire, îmbinarea va rezista la o sarcină de 1 tonă.
Atât tare, cât și moale
În 2017, au apărut informații despre crearea unui material uimitor - cel mai dur și mai moale în același timp. Acest metamaterial a fost inventat de oamenii de știință de la Universitatea din Michigan. Au reușit să învețe cum să controleze structura materialului și să-l facă să prezinte diferite proprietăți.
De exemplu, când îl folosiți pentru a crea mașini, caroseria va fi rigidă când se mișcă și moale când se ciocnește. Corpul absoarbe energia de contact și protejează pasagerul.
