Το αεροτζέλ γραφενίου είναι το ελαφρύτερο υλικό στον κόσμο. Το ελαφρύτερο στερεό υλικό στον κόσμο. Το ισχυρότερο υλικό στο σύμπαν

Τα ανθεκτικά υλικά έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσεων.

Σε επαφή με

Odnoklassniki

Δεν υπάρχει μόνο το σκληρότερο μέταλλο, αλλά και το πιο σκληρό και ισχυρό ξύλο, καθώς και τα ισχυρότερα τεχνητά υλικά.

Πού χρησιμοποιούνται τα πιο ανθεκτικά υλικά;

Υλικά βαρέως τύπου χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς της ζωής. Έτσι, χημικοί στην Ιρλανδία και την Αμερική έχουν αναπτύξει μια τεχνολογία με την οποία παράγονται ανθεκτικές υφαντικές ίνες.

Το νήμα αυτού του υλικού έχει διάμετρο πενήντα μικρόμετρα. Δημιουργείται από δεκάδες εκατομμύρια νανοσωλήνες, οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια ενός πολυμερούς.

Η αντοχή σε εφελκυσμό αυτής της ηλεκτρικά αγώγιμης ίνας είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από την αντοχή του ιστού της αράχνης που πλέκει σφαίρα. Το προκύπτον υλικό χρησιμοποιείται για την κατασκευή υπερελαφρών θωράκισης σώματος και αθλητικού εξοπλισμού.

Το όνομα ενός άλλου ανθεκτικού υλικού είναι ONNEX, που δημιουργήθηκε με εντολή του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ. Εκτός από τη χρήση του στην παραγωγή αλεξίσφαιρων γιλέκων, νέο υλικόμπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ελέγχου πτήσης, αισθητήρες, κινητήρες.

Υπάρχει μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες, χάρη στην οποία παράγονται ανθεκτικά, σκληρά, διαφανή και ελαφριά υλικά με τη μετατροπή αεροτζελών.

Με βάση αυτά, είναι δυνατή η παραγωγή ελαφριάς θωράκισης σώματος, πανοπλίας για άρματα μάχης και ανθεκτικής ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Οι επιστήμονες του Νοβοσιμπίρσκ ανακάλυψαν έναν αντιδραστήρα πλάσματος μιας νέας αρχής, χάρη στον οποίο είναι δυνατή η παραγωγή νανοσωληναρίου, ενός τεχνητού υλικού βαρέως τύπου.

Αυτό το υλικό ανακαλύφθηκε πριν από είκοσι χρόνια. Είναι μια μάζα ελαστικής συνοχής. Αποτελείται από πλέγματα που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Το πάχος των τοιχωμάτων αυτών των πλέξεων είναι ένα άτομο.

Το γεγονός ότι τα άτομα είναι κατά κάποιο τρόπο φωλιασμένα μεταξύ τους σύμφωνα με την αρχή των "ρωσικών κούκλων που φωλιάζουν" καθιστά τους νανοσωλήνες περισσότερο ανθεκτικό υλικόόλων των γνωστών.

Όταν αυτό το υλικό προστίθεται σε σκυρόδεμα, μέταλλο, πλαστικό, η αντοχή και η ηλεκτρική αγωγιμότητά τους ενισχύονται σημαντικά. Το νανοσωληνάριο θα βοηθήσει να γίνουν τα αυτοκίνητα και τα αεροπλάνα πιο ανθεκτικά. Εάν το νέο υλικό βγει σε ευρεία παραγωγή, τότε οι δρόμοι, τα σπίτια και ο εξοπλισμός μπορούν να γίνουν πολύ ανθεκτικά.

Θα είναι πολύ δύσκολο να τα καταστρέψετε. Το νανοσωληνίδιο δεν έχει εισαχθεί ακόμη σε ευρεία παραγωγή λόγω του πολύ υψηλού κόστους. Ωστόσο, οι επιστήμονες του Νοβοσιμπίρσκ κατάφεραν να μειώσουν σημαντικά το κόστος αυτού του υλικού. Τώρα το νανοσωληνάριο μπορεί να παραχθεί όχι σε κιλά, αλλά σε τόνους.

Το πιο σκληρό μέταλλο

Μεταξύ όλων των γνωστών μετάλλων, το χρώμιο είναι το πιο σκληρό, αλλά η σκληρότητά του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την καθαρότητά του. Οι ιδιότητές του είναι αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη θερμότητα και ανθεκτικότητα. Το χρώμιο είναι ένα λευκό-μπλε μέταλλο. Η σκληρότητά του Brinell είναι 70-90 kgf/cm2.

Το σημείο τήξης του σκληρότερου μετάλλου είναι χίλιοι εννιακόσιοι επτά βαθμοί Κελσίου σε πυκνότητα επτά χιλιάδων διακοσίων kg / m3.

Αυτό το μέταλλο είναι μέσα φλοιός της γηςσε ποσοστό 0,02 τοις εκατό, που είναι πολύ. Βρίσκεται συνήθως ως χρώμιο σιδήρου. Το χρώμιο εξορύσσεται από πυριτικά πετρώματα.

Αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, την τήξη χάλυβα χρωμίου, νικρώμιο και ούτω καθεξής. Χρησιμοποιείται για αντιδιαβρωτική και διακοσμητικά επιχρίσματα. Το χρώμιο είναι πολύ πλούσιο σε πέτρινους μετεωρίτες που πέφτουν στη Γη.

Πλέον ανθεκτικό δέντρο

Υπάρχει ξύλο που είναι ισχυρότερο από το χυτοσίδηρο και μπορεί να συγκριθεί με την αντοχή του σιδήρου. Μιλάμε για τη «σημύδα του Σμιτ». Ονομάζεται και Σιδερένια Σημύδα. Ο άνθρωπος δεν γνωρίζει πιο ανθεκτικό δέντρο από αυτό. Το άνοιξε ένας Ρώσος βοτανολόγος ονόματι Schmidt, ενώ βρισκόταν στην Άπω Ανατολή.

Λόγω τέτοιων ιδιοτήτων, η σημύδα σιδήρου θα μπορούσε μερικές φορές να αντικαταστήσει το μέταλλο, επειδή αυτό το ξύλο δεν υπόκειται σε διάβρωση και αποσύνθεση. Το κύτος του πλοίου, κατασκευασμένο από σίδηρο σημύδα, δεν μπορεί καν να βαφτεί, το πλοίο δεν θα καταστραφεί από τη διάβρωση, η δράση των οξέων επίσης δεν το φοβάται.

Η σημύδα του Σμιτ δεν μπορεί να τρυπηθεί από σφαίρα, δεν μπορείς να την κόψεις με τσεκούρι. Από όλες τις σημύδες στον πλανήτη μας, είναι η σιδερένια σημύδα που έχει μεγάλη διάρκεια ζωής - ζει για τετρακόσια χρόνια.

Ο τόπος ανάπτυξής του είναι το Kedrovaya Pad Nature Reserve. Πρόκειται για ένα σπάνιο προστατευόμενο είδος, το οποίο περιλαμβάνεται στο Κόκκινο Βιβλίο. Αν όχι για μια τέτοια σπανιότητα, το βαρέως τύπου ξύλο αυτού του δέντρου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί παντού.

Αλλά τα περισσότερα ψηλά δέντραστον κόσμο, οι σεκόγια δεν είναι πολύ ανθεκτικό υλικό. Όμως, σύμφωνα με το uznayvse.ru, μπορούν να μεγαλώσουν έως και 150 μέτρα σε ύψος.

Το ισχυρότερο υλικό στο σύμπαν

Το πιο ανθεκτικό και ταυτόχρονα ελαφρύ υλικότο σύμπαν μας είναι γραφένιο. Αυτή είναι μια πλάκα άνθρακα, η οποία έχει πάχος μόνο ενός ατόμου, αλλά είναι ισχυρότερη από το διαμάντι και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι εκατό φορές υψηλότερη από το πυρίτιο των τσιπ υπολογιστών.

Κινέζοι επιστήμονες έχουν αναπτύξει τα περισσότερα ελαφρύ υλικόστον κόσμο. Το βάρος του είναι τόσο μικρό που κρατιέται εύκολα στα πέταλα των λουλουδιών.

Το υλικό αποτελείται από οξείδιο γραφενίου και λυοφιλισμένο άνθρακα. Η ανεπτυγμένη σπογγώδης ύλη αερογέλης γραφενίου ζυγίζει περίπου 0,16 mg / cm3, γεγονός που καθιστά την ουσία το ελαφρύτερο από τα στερεά υλικά στον κόσμο. Όπως γνωρίζετε, το γραφένιο έχει ήδη φέρει βραβείο Νόμπελ Andrey Geim και Konstantin Novoselov.

Στη βάση μοναδικό υλικόΘα γίνουν πολλές περισσότερες επιστημονικές ανακαλύψεις. Χωρίς ακαθαρσίες, το γραφένιο είναι ένας δισδιάστατος κρύσταλλος και είναι το λεπτότερο τεχνητό υλικό στη γη. Χρειάζονται 3 εκατομμύρια φύλλα γραφενίου για να στοιβάζονται μεταξύ τους, έτσι ώστε το ύψος της στοίβας να φτάσει το 1 χιλιοστό. Παρά την ελαφρότητά του, το γραφένιο είναι εξαιρετικά ανθεκτικό.

Ένα φύλλο πάχους όσο μια πλαστική σακούλα μπορεί να αντέξει το βάρος ενός ελέφαντα. Τα πλεονεκτήματα του γραφενίου δεν σταματούν εκεί. Εκτός από τη δύναμη και την ελαφρότητα, το υλικό είναι αρκετά εύκαμπτο. Μπορεί να τεντωθεί χωρίς καμία ζημιά κατά 20% Μια από τις πιο πρόσφατες ιδιότητες του γραφενίου που εντόπισαν οι επιστήμονες είναι η ικανότητα να φιλτράρει το νερό, συγκρατώντας διάφορα υγρά και αέρια.

Εγγραφείτε στον ιστότοπο

Παιδιά, βάζουμε την ψυχή μας στο site. Ευχαριστώ γι'αυτό
για την ανακάλυψη αυτής της ομορφιάς. Ευχαριστώ για την έμπνευση και την έμπνευση.
Ελάτε μαζί μας στο FacebookΚαι Σε επαφή με

Ο ορισμός της αντοχής αναφέρεται στην ικανότητα των υλικών να αντιστέκονται στην καταστροφή ως αποτέλεσμα εξωτερικών δυνάμεων και παραγόντων που οδηγούν σε εσωτερική καταπόνηση. Τα υλικά με υψηλή αντοχή έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στη φύση, δεν υπάρχω μόνο σκληρά μέταλλακαι ανθεκτικά είδη ξύλου, αλλά και τεχνητά δημιουργημένα υλικά υψηλής αντοχής. Πολλοί πιστεύουν ότι το πιο σκληρό υλικό στον κόσμο είναι το διαμάντι, αλλά είναι αλήθεια;

Γενικές πληροφορίες:

Ημερομηνία έναρξης - αρχές δεκαετίας του '60.

Πρωτοπόροι - Sladkov, Kudryavtsev, Korshak, Kasatkin.

Πυκνότητα - 1,9-2 g / cm3.

Πρόσφατα, επιστήμονες από την Αυστρία ολοκλήρωσαν τις εργασίες για τη δημιουργία μιας βιώσιμης παραγωγής καραμπίνας, η οποία είναι μια αλλοτροπική μορφή άνθρακα που βασίζεται στον sp υβριδισμό των ατόμων άνθρακα. Οι δείκτες αντοχής του είναι 40 φορές υψηλότεροι από εκείνους του διαμαντιού. Πληροφορίες για αυτό δημοσιεύτηκαν σε ένα από τα τεύχη του επιστημονικού έντυπου περιοδικού «Φύση Υλικά».

Μετά από ενδελεχή μελέτη των ιδιοτήτων του, οι επιστήμονες εξήγησαν ότι από άποψη αντοχής δεν μπορεί να συγκριθεί με κανένα υλικό που είχε ανακαλυφθεί και μελετηθεί στο παρελθόν. Ωστόσο, προέκυψαν σημαντικές δυσκολίες κατά τη διαδικασία παραγωγής: η δομή της καραμπίνας σχηματίζεται από άτομα άνθρακα συναρμολογημένα σε μακριές αλυσίδες, ως αποτέλεσμα της οποίας αρχίζει να διασπάται κατά τη διαδικασία παραγωγής.

Για να εξαλείψουν το εμπόδιο που εντοπίστηκε, φυσικοί από το δημόσιο πανεπιστήμιο της Βιέννης δημιούργησαν μια ειδική προστατευτική επίστρωση στην οποία συντέθηκε καραμπίνα. Οπως και προστατευτική επίστρωσηχρησιμοποιήθηκαν στρώματα γραφενίου, τοποθετήθηκαν το ένα πάνω στο άλλο και τυλίχτηκαν σε ένα «θερμό». Ενώ οι φυσικοί πάλευαν να επιτύχουν σταθερά σχήματα, ανακάλυψαν ότι οι ηλεκτρικές ιδιότητες ενός υλικού επηρεάζονται από το μήκος της ατομικής αλυσίδας.

Οι ερευνητές δεν έχουν μάθει ακόμη πώς να εξάγουν την καραμπίνα από μια προστατευτική επίστρωση χωρίς ζημιά, επομένως η μελέτη ενός νέου υλικού συνεχίζεται, οι επιστήμονες καθοδηγούνται μόνο από τη σχετική σταθερότητα των ατομικών αλυσίδων.

Η Carbin είναι μια κακώς μελετημένη αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα, οι ανακαλυπτές της οποίας ήταν οι Σοβιετικοί χημικοί: A.M. Sladkov, Yu.P. Kudryavtsev, V.V. Korshak και V.I. Kasatochkin. Πληροφορίες για το αποτέλεσμα του πειράματος με Λεπτομερής περιγραφήΗ ανακάλυψη του υλικού το 1967 εμφανίστηκε στις σελίδες ενός από τα μεγαλύτερα επιστημονικά περιοδικά - "Αναφορές της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ". Δεκαπέντε χρόνια αργότερα, ένα άρθρο εμφανίστηκε στο αμερικανικό επιστημονικό περιοδικό Science που έθεσε αμφιβολίες για τα αποτελέσματα που έλαβαν οι Σοβιετικοί χημικοί. Αποδείχθηκε ότι τα σήματα που αποδίδονται στην ελάχιστα μελετημένη αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα θα μπορούσαν να συσχετιστούν με την παρουσία πυριτικών ακαθαρσιών. Με τα χρόνια, παρόμοια σήματα έχουν βρεθεί στο διαστρικό διάστημα.

Γενικές πληροφορίες:

Πρωτοπόροι - Geim, Novoselov;

Θερμική αγωγιμότητα - 1 TPa.

Το γραφένιο είναι μια δισδιάστατη αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα, στην οποία τα άτομα συνδυάζονται σε ένα εξαγωνικό πλέγμα. Παρά την υψηλή αντοχή του γραφενίου, το πάχος του στρώματός του είναι 1 άτομο.

Οι πρωτοπόροι του υλικού ήταν οι Ρώσοι φυσικοί, Andrey Geim και Konstantin Novoselov. Στη χώρα τους, οι επιστήμονες δεν εξασφάλισαν οικονομική υποστήριξη και αποφάσισαν να μετακομίσουν στην Ολλανδία και στο Ηνωμένο Βασίλειο της Μεγάλης Βρετανίας και της Βόρειας Ιρλανδίας. Το 2010, οι επιστήμονες τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ.

Σε ένα φύλλο γραφενίου, το εμβαδόν του οποίου είναι ίσο με ένα τετραγωνικό μέτροκαι το πάχος είναι ένα άτομο, τα αντικείμενα βάρους έως και τέσσερα κιλά κρατούνται ελεύθερα. Εκτός από το ότι είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό υλικό, το γραφένιο είναι επίσης πολύ εύκαμπτο. Από ένα υλικό με τέτοια χαρακτηριστικά, στο μέλλον θα είναι δυνατή η ύφανση νημάτων και άλλων δομών σχοινιού που δεν είναι κατώτερες σε αντοχή από ένα χοντρό σχοινί από χάλυβα. Υπό ορισμένες συνθήκες, το υλικό που ανακάλυψαν οι Ρώσοι φυσικοί μπορεί να αντιμετωπίσει ζημιές στην κρυσταλλική δομή.

Γενικές πληροφορίες:

Έτος έναρξης - 1967;

Χρώμα - καφέ-κίτρινο.

Μετρημένη πυκνότητα - 3,2 g/cm3;

Σκληρότητα - 7-8 μονάδες στην κλίμακα Mohs.

Η δομή του lonsdaleite, που βρίσκεται σε μια χοάνη μετεωρίτη, είναι παρόμοια με το διαμάντι, και τα δύο υλικά είναι αλλοτροπικές τροποποιήσεις του άνθρακα. Πιθανότατα, ως αποτέλεσμα της έκρηξης, ο γραφίτης, που είναι ένα από τα συστατικά του μετεωρίτη, μετατράπηκε σε λονσδαλεΐτη. Κατά τη στιγμή της ανακάλυψης του υλικού, οι επιστήμονες δεν σημείωσαν δείκτες υψηλής σκληρότητας, ωστόσο, αποδείχθηκε ότι εάν δεν υπάρχουν ακαθαρσίες σε αυτό, τότε δεν θα είναι κατώτερο από την υψηλή σκληρότητα του διαμαντιού.

Γενικές πληροφορίες για το νιτρίδιο του βορίου:

Πυκνότητα - 2,18 g / cm3;

Σημείο τήξης - 2973 βαθμοί Κελσίου.

Κρυσταλλική δομή - εξαγωνικό πλέγμα.

Θερμική αγωγιμότητα - 400 W / (m × K);

Σκληρότητα - μικρότερη από 10 μονάδες στην κλίμακα Mohs.

Οι κύριες διαφορές του νιτριδίου του βορίου wurtzite, το οποίο είναι μια ένωση του βορίου με το άζωτο, είναι θερμικές και χημική αντίστασηκαι αντοχή στη φωτιά. Το υλικό μπορεί να είναι διαφορετικής κρυσταλλικής μορφής. Για παράδειγμα, ο γραφίτης είναι ο πιο μαλακός, αλλά σταθερός, χρησιμοποιείται στην κοσμετολογία. Η δομή του φαληρίτη στο κρυσταλλικό πλέγμα είναι παρόμοια με τα διαμάντια, αλλά κατώτερη από την άποψη της απαλότητας, ενώ έχει καλύτερη χημική και θερμική αντοχή. Τέτοιες ιδιότητες του νιτριδίου του βορίου wurtzite καθιστούν δυνατή τη χρήση του σε εξοπλισμό για διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας.

Γενικές πληροφορίες:

Σκληρότητα - 1000 Gn / m2;

Αντοχή - 4 Gn / m2;

Το έτος ανακάλυψης του μεταλλικού γυαλιού είναι το 1960.

Το μεταλλικό γυαλί είναι ένα υλικό με υψηλό δείκτη σκληρότητας, διαταραγμένη δομή σε ατομικό επίπεδο. Η κύρια διαφορά μεταξύ της δομής του μεταλλικού γυαλιού και του συνηθισμένου γυαλιού είναι η υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητά του. Τέτοια υλικά λαμβάνονται ως αποτέλεσμα αντίδρασης στερεάς κατάστασης, ταχείας ψύξης ή ακτινοβολίας ιόντων. Οι επιστήμονες έχουν μάθει να εφευρίσκουν άμορφα μέταλλα, η αντοχή των οποίων είναι 3 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κραμάτων χάλυβα.

Γενικές πληροφορίες:

Ελαστικό όριο - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ / m2.

Γενικές πληροφορίες:

Αντοχή κρούσης KST - 0,25-0,3 MJ / m2;

Ελαστικό όριο - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ / m2.

Οι χάλυβες maraging είναι κράματα σιδήρου με υψηλή αντοχή σε κρούση χωρίς απώλεια ολκιμότητας. Παρά αυτά τα χαρακτηριστικά, το υλικό δεν κρατάει αιχμής. Τα κράματα που λαμβάνονται με θερμική επεξεργασία είναι ουσίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα που παίρνουν αντοχή από διαμεταλλικές ενώσεις. Η σύνθεση του κράματος περιλαμβάνει νικέλιο, κοβάλτιο και άλλα στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο. Αυτός ο τύπος χάλυβα υψηλής αντοχής, υψηλής κραματοποίησης είναι εύκολος στην επεξεργασία, αυτό οφείλεται στη χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα στη σύνθεσή του. Ένα υλικό με τέτοια χαρακτηριστικά έχει βρει εφαρμογή στον αεροδιαστημικό τομέα, χρησιμοποιείται ως επίστρωση για σώματα πυραύλων.

Ωσμίο

Γενικές πληροφορίες:

Έτος έναρξης λειτουργίας - 1803;

Η δομή του πλέγματος είναι εξαγωνική.

Θερμική αγωγιμότητα - (300 K) (87,6) W / (m × K);

Σημείο τήξης - 3306 K.

Ένα γυαλιστερό μπλε-λευκό μέταλλο με υψηλή αντοχή ανήκει στα πλατινοειδή. Όσμιο, με υψηλή ατομική πυκνότητα, εξαιρετική ανθεκτικότητα, ευθραυστότητα, υψηλή αντοχή, σκληρότητα και αντοχή σε μηχανικές καταπονήσεις και επιθετικές επιδράσεις περιβάλλον, χρησιμοποιείται ευρέως στη χειρουργική, την τεχνολογία μέτρησης, τη χημική βιομηχανία, την ηλεκτρονική μικροσκοπία, την τεχνολογία πυραύλων και τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό.

Γενικές πληροφορίες:

Πυκνότητα - 1,3-2,1 t / m3;

Η αντοχή των ινών άνθρακα είναι 0,5-1 GPa.

Ο συντελεστής ελαστικότητας των ανθρακονημάτων υψηλής αντοχής είναι 215 GPa.

Τα σύνθετα υλικά άνθρακα-άνθρακα είναι υλικά που αποτελούνται από μια μήτρα άνθρακα, η οποία με τη σειρά της είναι ενισχυμένη με ίνες άνθρακα. Τα κύρια χαρακτηριστικά των σύνθετων υλικών είναι η υψηλή αντοχή, η ευκαμψία και αντοχή κρούσης. Δομή σύνθετα υλικάμπορεί να είναι είτε μονοκατευθυντική είτε τρισδιάστατη. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως διάφορα πεδίασυμπεριλαμβανομένης της αεροδιαστημικής βιομηχανίας.

Γενικές πληροφορίες:

Το επίσημο έτος ανακάλυψης της αράχνης είναι το 2010.

>Η αντοχή κρούσης του ιστού είναι 350 MJ/m3.

Για πρώτη φορά, μια αράχνη που ύφαινε τεράστιους ιστούς ανακαλύφθηκε κοντά στην Αφρική, στο νησιωτικό κράτος της Μαδαγασκάρης. Επισήμως, αυτός ο τύπος αράχνης ανακαλύφθηκε το 2010. Οι επιστήμονες, πρώτα απ 'όλα, ενδιαφέρθηκαν για τους ιστούς που υφαίνουν τα αρθρόποδα. Η διάμετρος των κύκλων στο νήμα φορέα μπορεί να φτάσει έως και δύο μέτρα. Ο ιστός του Δαρβίνου είναι πιο ανθεκτικός από το συνθετικό Kevlar που χρησιμοποιείται στις αεροπορικές και αυτοκινητοβιομηχανίες.

Γενικές πληροφορίες:

Θερμική αγωγιμότητα - 900-2300 W / (m × K);

Θερμοκρασία τήξης σε πίεση 11 GPa - 3700-4000 βαθμοί Κελσίου.

Πυκνότητα - 3,47-3,55 g / cm3;

Ο δείκτης διάθλασης είναι 2.417-2.419.

Διαμάντι στα αρχαία ελληνικά σημαίνει «άφθαρτο», αλλά οι επιστήμονες ανακάλυψαν άλλα 9 στοιχεία που το ξεπερνούν σε ισχύ. Παρά την ατελείωτη ύπαρξη ενός διαμαντιού σε ένα συνηθισμένο περιβάλλον, όταν υψηλή θερμοκρασίακαι σε ένα αδρανές αέριο, μπορεί να μετατραπεί σε γραφίτη. Το διαμάντι είναι ένα στοιχείο αναφοράς (στην κλίμακα Mohs), το οποίο έχει μία από τις υψηλότερες τιμές σκληρότητας. Για αυτόν, όπως και για πολλούς πολύτιμοι λίθοι, που χαρακτηρίζεται από φωταύγεια, που του επιτρέπει να λάμπει όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως.

Καθένας από εσάς γνωρίζει ότι το διαμάντι παραμένει το πρότυπο σκληρότητας σήμερα. Κατά τον προσδιορισμό της μηχανικής σκληρότητας των υλικών που υπάρχουν στη γη, η σκληρότητα του διαμαντιού λαμβάνεται ως πρότυπο: όταν μετράται με τη μέθοδο Mohs - με τη μορφή δείγματος επιφάνειας, με τις μεθόδους Vickers ή Rockwell - ως εσοχή (όπως περισσότερα στερεόςκατά την εξέταση ενός σώματος με μικρότερη σκληρότητα). Μέχρι σήμερα, μπορούν να σημειωθούν πολλά υλικά, η σκληρότητα των οποίων προσεγγίζει τα χαρακτηριστικά του διαμαντιού.

σε σύγκριση σε αυτή την περίπτωση. πρωτότυπα υλικά, με βάση τη μικροσκληρότητά τους σύμφωνα με τη μέθοδο Vickers, όταν το υλικό θεωρείται υπερσκληρό σε ρυθμούς άνω των 40 GPa. Η σκληρότητα των υλικών μπορεί να ποικίλλει, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της σύνθεσης του δείγματος ή την κατεύθυνση του φορτίου που εφαρμόζεται σε αυτό.

Οι διακυμάνσεις στη σκληρότητα από 70 έως 150 GPa είναι μια γενικά αποδεκτή ιδέα για σκληρά υλικά, αν και τα 115 GPa θεωρούνται ως η τιμή αναφοράς. Ας ρίξουμε μια ματιά στα 10 πιο σκληρά υλικά εκτός από το διαμάντι που υπάρχουν στη φύση.

10. Υποξείδιο του βορίου (B 6 O) - σκληρότητα έως 45 GPa

Το υποξείδιο του βορίου έχει την ικανότητα να δημιουργεί κόκκους σε σχήμα εικοσάεδρων. Οι σχηματιζόμενοι κόκκοι σε αυτή την περίπτωση δεν είναι μεμονωμένοι κρύσταλλοι ή ποικιλίες οιονεί κρυστάλλων, που αντιπροσωπεύουν ένα είδος δίδυμων κρυστάλλων, που αποτελούνται από δύο δωδεκάδες ζευγαρωμένους κρυστάλλους-τετράεδρα.

10. Διβορίδιο ρήνιο (ReB 2) - σκληρότητα 48 GPa

Πολλοί ερευνητές αμφισβητούν εάν αυτό το υλικό μπορεί να ταξινομηθεί ως υπερσκληρό είδος υλικού. Αυτό οφείλεται σε πολύ ασυνήθιστο μηχανικές ιδιότητεςσυνδέσεις.

Η εναλλαγή στρώμα προς στρώμα διαφορετικών ατόμων καθιστά αυτό το υλικό ανισότροπο. Επομένως, η μέτρηση των δεικτών σκληρότητας αποδεικνύεται διαφορετική παρουσία διαφορετικών τύπων κρυσταλλογραφικών επιπέδων. Έτσι, η δοκιμή διβοριδίου του ρηνίου σε χαμηλά φορτία παρέχει σκληρότητα 48 GPa και με την αύξηση του φορτίου, η σκληρότητα γίνεται πολύ μικρότερη και είναι περίπου 22 GPa.

8. Βορίδιο αλουμινίου μαγνησίου (AlMgB 14) - σκληρότητα έως 51 GPa

Η σύνθεση είναι ένα μείγμα αλουμινίου, μαγνησίου, βορίου με χαμηλή τριβή ολίσθησης, καθώς και υψηλή σκληρότητα. Αυτές οι ιδιότητες θα μπορούσαν να είναι θεϊκό δώρο για την παραγωγή σύγχρονων μηχανών και μηχανισμών που λειτουργούν χωρίς λίπανση. Αλλά η χρήση του υλικού σε μια τέτοια παραλλαγή εξακολουθεί να θεωρείται απαγορευτικά ακριβή.

AlMgB14 - ειδικά λεπτά φιλμ που δημιουργούνται με παλμική εναπόθεση λέιζερ, έχουν τη δυνατότητα να έχουν μικροσκληρότητα έως και 51 GPa.

7. Βόριο-άνθρακας-πυρίτιο - σκληρότητα έως 70 GPa

Η βάση μιας τέτοιας σύνδεσης παρέχει στο κράμα ιδιότητες που συνεπάγονται βέλτιστη αντοχή σε χημικές επιδράσεις αρνητικού τύπου και υψηλή θερμοκρασία. Τέτοιο υλικό παρέχεται με μικροσκληρότητα έως 70 GPa.

6. Καρβίδιο βορίου B 4 C (B 12 C 3) - σκληρότητα έως 72 GPa

Ένα άλλο υλικό είναι το καρβίδιο του βορίου. Η ουσία έχει χρησιμοποιηθεί ενεργά σε διαφορετικές περιοχέςβιομηχανία σχεδόν αμέσως μετά την εφεύρεσή της τον 18ο αιώνα.

Η μικροσκληρότητα του υλικού φτάνει τα 49 GPa, αλλά έχει αποδειχθεί ότι αυτό το ποσοστό μπορεί επίσης να αυξηθεί με την προσθήκη ιόντων αργού στη δομή. κρυσταλλικού πλέγματος– έως 72 GPa.

5. Νιτρίδιο άνθρακα-βόριο - σκληρότητα έως 76 GPa

Ερευνητές και επιστήμονες από όλο τον κόσμο προσπαθούν εδώ και καιρό να συνθέσουν πολύπλοκα υπερσκληρά υλικά, στα οποία έχουν ήδη επιτευχθεί απτά αποτελέσματα. Τα συστατικά της ένωσης είναι άτομα βορίου, άνθρακα και αζώτου - παρόμοια σε μέγεθος. Η ποιοτική σκληρότητα του υλικού φτάνει τα 76 GPa.

4. Νανοδομημένος κυβονίτης - σκληρότητα έως 108 GPa

Το υλικό ονομάζεται επίσης kingsongite, borazone ή elbor, και έχει επίσης μοναδικές ιδιότητες που χρησιμοποιούνται με επιτυχία στη σύγχρονη βιομηχανία. Με τιμές σκληρότητας κυβονίτη 80-90 GPa, κοντά στο πρότυπο του διαμαντιού, η ισχύς του νόμου Hall-Petch μπορεί να προκαλέσει σημαντική ανάπτυξή τους.

Αυτό σημαίνει ότι με τη μείωση του μεγέθους των κρυσταλλικών κόκκων, η σκληρότητα του υλικού αυξάνεται - υπάρχουν ορισμένες δυνατότητες αύξησης έως και 108 GPa.

3. Νιτρίδιο βορίου Wurtzite - σκληρότητα έως 114 GPa

Η κρυσταλλική δομή wurtzite παρέχει υψηλή σκληρότητα σε αυτό το υλικό. Με τοπικές δομικές τροποποιήσεις, κατά την εφαρμογή ενός συγκεκριμένου τύπου φορτίου, ανακατανέμονται οι δεσμοί μεταξύ ατόμων στο πλέγμα μιας ουσίας. Σε αυτό το σημείο, η ποιοτική σκληρότητα του υλικού γίνεται 78% υψηλότερη.

Ο Lonsdaleite είναι μια αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα και είναι σαφώς παρόμοιος με το διαμάντι. Βρέθηκε στερεά φυσικό υλικόβρισκόταν σε έναν κρατήρα μετεωρίτη, που σχηματίστηκε από γραφίτη - ένα από τα συστατικά του μετεωρίτη, αλλά δεν είχε βαθμό αντοχής ρεκόρ.

Οι επιστήμονες απέδειξαν το 2009 ότι η απουσία ακαθαρσιών μπορεί να προσφέρει σκληρότητα μεγαλύτερη από αυτή του διαμαντιού. Σε αυτή την περίπτωση μπορούν να επιτευχθούν υψηλές τιμές σκληρότητας, όπως στην περίπτωση του νιτριδίου του βορίου wurtzite.

Ο πολυμερισμένος φουλλερίτης θεωρείται πλέον το σκληρότερο υλικό που είναι γνωστό στην επιστήμη. Αυτός είναι ένας δομημένος μοριακός κρύσταλλος, οι κόμβοι του οποίου αποτελούνται από ολόκληρα μόρια και όχι από μεμονωμένα άτομα.

Ο φουλερίτης έχει σκληρότητα έως και 310 GPa και είναι ικανός να χαράξει μια επιφάνεια διαμαντιού όπως το κανονικό πλαστικό. Όπως μπορείτε να δείτε, το διαμάντι δεν είναι πλέον το σκληρότερο φυσικό υλικό στον κόσμο, σκληρότερες ενώσεις είναι διαθέσιμες στην επιστήμη.

Ενώ αυτά είναι τα σκληρότερα υλικά στη Γη, γνωστό στην επιστήμη. Είναι πολύ πιθανό ότι σύντομα θα έχουμε νέες ανακαλύψεις και μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της χημείας / φυσικής, που θα μας επιτρέψει να επιτύχουμε υψηλότερη σκληρότητα.