Trong các hoạt động của mình, một người sử dụng các phẩm chất và vật liệu khác nhau. Và không phải không quan trọng là sức mạnh và độ tin cậy của họ. Những vật liệu cứng nhất trong tự nhiên và những vật liệu được tạo ra nhân tạo sẽ được thảo luận trong bài viết này.
Tiêu chuẩn chung
Để xác định độ bền của vật liệu, thang Mohs được sử dụng - thang đo để đánh giá độ cứng của vật liệu bằng phản ứng của nó đối với sự trầy xước. Đối với cư sĩ, vật liệu cứng nhất là kim cương. Bạn sẽ ngạc nhiên, nhưng khoáng chất này chỉ ở đâu đó ở vị trí thứ 10 trong số các loại khoáng chất cứng nhất. Trung bình, một vật liệu được coi là siêu cứng nếu giá trị của nó trên 40 GPa. Ngoài ra, khi xác định vật liệu cứng nhất trên thế giới, bản chất nguồn gốc của nó cũng cần được tính đến. Đồng thời, sức mạnh và độ bền thường phụ thuộc vào tác động của các yếu tố bên ngoài lên nó.
Vật liệu cứng nhất trên Trái đất
Trong phần này, chúng ta sẽ chú ý đến các hợp chất hóa học có cấu trúc tinh thể khác thường, mạnh hơn nhiều so với kim cương và có thể làm xước nó. Hãy mangtop 6 vật liệu nhân tạo cứng nhất, bắt đầu bằng vật liệu ít cứng nhất.
- Carbon nitride - bo. Thành tựu của hóa học hiện đại này có chỉ số sức mạnh là 76 GPa.
- Graphene aerogel (aerographene) là vật liệu nhẹ hơn không khí 7 lần, có tác dụng phục hồi hình dạng sau khi nén 90%. Một vật liệu bền đáng kinh ngạc có thể hấp thụ 900 lần trọng lượng của chính nó trong chất lỏng hoặc thậm chí là dầu. Vật liệu này được lên kế hoạch sử dụng trong các vụ tràn dầu.
- Graphene là một phát minh độc đáo và là vật liệu bền nhất trong vũ trụ. Thêm một chút về anh ấy bên dưới.
- Carbin là một polyme mạch thẳng của cacbon dị hướng, từ đó tạo ra các ống siêu mỏng (1 nguyên tử) và siêu bền. Trong một thời gian dài, không ai có thể chế tạo một cái ống với chiều dài hơn 100 nguyên tử như vậy. Nhưng các nhà khoa học Áo từ Đại học Vienna đã vượt qua được rào cản này. Ngoài ra, nếu như trước đây carbine được tổng hợp với số lượng nhỏ và rất đắt tiền thì ngày nay người ta đã tổng hợp được nó với số lượng hàng tấn. Điều này mở ra chân trời mới cho công nghệ vũ trụ và hơn thế nữa.
- Elbor (Kingsongite, cubonite, borazone) là một hợp chất thiết kế nano được sử dụng rộng rãi ngày nay trong gia công kim loại. Độ cứng - 108 GPa.
Fullerite là vật liệu cứng nhất trên Trái đất mà con người biết đến ngày nay. Sức mạnh của nó là 310 GPa được đảm bảo bởi thực tế là nó không bao gồm các nguyên tử riêng lẻ, mà là các phân tử. Những tinh thể này sẽ dễ dàng làm xước kim cương như một con dao cắt bơ
Điều kỳ diệu của bàn tay con người
Graphene là một phát minh khác của nhân loại dựa trên sự biến đổi dị hướng của carbon. Nó trông giống như một màng mỏng dày một nguyên tử, nhưng cứng hơn thép 200 lần, với độ mềm dẻo đặc biệt.
Người ta nói rằng để đâm thủng nó, một con voi phải đứng trên đầu bút chì. Đồng thời, khả năng dẫn điện của nó cao gấp 100 lần so với silicon của chip máy tính. Rất nhanh, nó sẽ rời khỏi các phòng thí nghiệm và bước vào cuộc sống hàng ngày dưới dạng tấm pin mặt trời, điện thoại di động và chip máy tính hiện đại.
Hai kết quả rất hiếm gặp của sự bất thường trong tự nhiên
Trong tự nhiên, có những hợp chất rất hiếm có sức mạnh đáng kinh ngạc.
- Boron nitride là một chất có tinh thể có hình dạng wurtzite cụ thể. Với việc áp dụng các tải trọng, các kết nối giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể được phân phối lại, làm tăng 75% độ bền. Chỉ số độ cứng là 114 GPa. Chất này được hình thành trong quá trình phun trào núi lửa, nó có bản chất rất nhỏ.
- Lonsdaleite (trong ảnh chính) là một hợp chất cacbon dị hướng. Vật liệu này được tìm thấy trong một hố thiên thạch và được cho là hình thành từ than chì trong các điều kiện của vụ nổ. Chỉ số độ cứng là 152 GPa. Hiếm khi tìm thấy trong tự nhiên.
Kỳ quan của động vật hoang dã
Trong số những sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta, có những người có một điều gì đó rất đặc biệt.
- Web của Caaerostris darwini. Sợi chỉ mà con nhện của Darwin phát ra chắc hơn thép vàkhó hơn kevlar. Chính trang web này mà các nhà khoa học của NASA đã sử dụng để phát triển các bộ quần áo bảo vệ không gian.
- Răng trai Cá lim biển - cấu trúc dạng sợi của chúng hiện đang được nghiên cứu bằng công nghệ sinh học. Chúng mạnh đến mức cho phép động vật thân mềm xé bỏ lớp tảo đã phát triển thành đá.
Bạch dương sắt
Một điều kỳ diệu khác của thiên nhiên là cây bạch dương của Schmidt. Gỗ của nó là vật liệu tự nhiên cứng nhất có nguồn gốc sinh học. Nó mọc ở Viễn Đông trong Khu bảo tồn thiên nhiên Kedrovaya Pad và được liệt kê trong Sách Đỏ. Sức mạnh có thể so sánh với sắt và gang. Nhưng nó không bị ăn mòn và mục nát.
Việc sử dụng phổ biến gỗ bạch dương Schmidt, mà ngay cả đạn cũng không thể xuyên qua, bị cản trở bởi sự quý hiếm đặc biệt của nó.
Kim loại cứng nhất
Đây là kim loại màu trắng xanh - chrome. Nhưng sức mạnh của nó phụ thuộc vào độ tinh khiết của nó. Trong tự nhiên, nó chứa 0,02%, không hề nhỏ. Nó được chiết xuất từ đá silicat. Thiên thạch rơi xuống Trái đất cũng chứa rất nhiều crom.
Nó có khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và chịu lửa. Crom được tìm thấy trong nhiều hợp kim (thép crom, nichrome) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các lớp phủ trang trí chống ăn mòn.
Cùng nhau bền chặt hơn
Một kim loại là tốt, nhưng một số sự kết hợp có thể mang lại cho hợp kim những đặc tính tuyệt vời.
Hợp kim siêu bền của titan và vàng là vật liệu bền duy nhất đã được chứng minh là tương thích sinh học với các mô sống. Hợp kim beta-Ti3Au rất mạnh nên nókhông thể xay trong cối. Ngày nay đã rõ ràng rằng đây là tương lai của các bộ phận cấy ghép, khớp nhân tạo và xương. Ngoài ra, nó có thể được ứng dụng vào máy khoan, thiết bị thể thao và nhiều lĩnh vực khác trong cuộc sống của chúng ta.
Một hợp kim của palađi, bạc và một số kim loại cũng có thể có các đặc tính tương tự. Các nhà khoa học từ Viện C altech đang làm việc trong dự án này ngày hôm nay.
Tương lai ở mức $ 20 một xiên
Chất liệu khó mua nhất mà ai trên phố hôm nay có thể mua được? Chỉ với 20 đô la, bạn có thể mua 6 mét băng Braeön. Kể từ năm 2017, nó đã được bán từ nhà sản xuất Dustin McWilliams. Thành phần hóa học và phương pháp sản xuất được bảo mật nghiêm ngặt, nhưng chất lượng của nó thì thật tuyệt vời.
Bất cứ thứ gì cũng có thể được buộc chặt bằng băng dính. Để làm được điều này, nó phải được quấn quanh các bộ phận cần gắn chặt, đốt nóng bằng bật lửa thông thường, thành phần nhựa phải có hình dạng mong muốn và thế là xong. Sau khi làm nguội, mối nối sẽ chịu được tải trọng 1 tấn.
Cả cứng và mềm
Năm 2017, xuất hiện thông tin về việc tạo ra một loại vật liệu tuyệt vời - đồng thời cứng nhất và mềm nhất. Siêu vật liệu này được phát minh bởi các nhà khoa học từ Đại học Michigan. Họ đã cố gắng học cách kiểm soát cấu trúc của vật liệu và làm cho nó thể hiện các đặc tính khác nhau.
Ví dụ, khi sử dụng nó để tạo ra ô tô, thân xe sẽ cứng khi di chuyển và mềm khi va chạm. Cơ thể hấp thụ năng lượng tiếp xúc và bảo vệ hành khách.
