Το ελαφρύτερο υλικό στον κόσμο 8 Ιανουαρίου 2014

Εάν παρακολουθείτε τα τελευταία νέα στον κόσμο σύγχρονες τεχνολογίες, τότε αυτό το υλικό δεν θα είναι μεγάλη είδηση ​​για εσάς. Ωστόσο, είναι χρήσιμο να ρίξετε μια πιο προσεκτική ματιά στο πιο ελαφρύ υλικό στον κόσμο και να μάθετε μερικές ακόμη λεπτομέρειες.

Πριν από λιγότερο από ένα χρόνο, ο τίτλος του ελαφρύτερου υλικού στον κόσμο δόθηκε σε ένα υλικό που ονομάζεται αερογραφίτης. Αλλά αυτό το υλικό δεν κατάφερε να κρατήσει την παλάμη για μεγάλο χρονικό διάστημα· πρόσφατα το κατέλαβε ένα άλλο υλικό άνθρακα που ονομάζεται αερογέλη γραφενίου. Δημιουργήθηκε από μια ερευνητική ομάδα από το εργαστήριο του Τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Πολυμερών του Πανεπιστημίου Zhejiang με επικεφαλής τον καθηγητή Gao Chao, το εξαιρετικά ελαφρύ αερογέλη γραφενίου έχει πυκνότητα ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή του αερίου ηλίου και ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του αερίου υδρογόνου.

Τα αεροπηκτώματα, ως κατηγορία υλικών, αναπτύχθηκαν και παρήχθησαν το 1931 από τον μηχανικό και χημικό Samuel Stephens Kistler. Έκτοτε, οι επιστήμονες από διάφορους οργανισμούςδιεξήγαγε έρευνα και ανάπτυξη τέτοιων υλικών, παρά την αμφίβολη αξία τους για πρακτική χρήση. Ένα airgel που αποτελείται από νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων, που ονομάζεται «παγωμένος καπνός» και έχει πυκνότητα 4 mG/cm3, έχασε τον τίτλο του ελαφρύτερου υλικού το 2011, το οποίο πέρασε σε ένα μεταλλικό μικροδικτυωτό υλικό με πυκνότητα 0,9 mG/cm3. Και ένα χρόνο αργότερα, ο τίτλος του ελαφρύτερου υλικού πέρασε σε ένα υλικό άνθρακα που ονομάζεται αερογραφίτης, του οποίου η πυκνότητα είναι 0,18 mg/cm3.

Ο νέος κάτοχος του τίτλου του ελαφρύτερου υλικού, το αερογέλη γραφενίου, που δημιουργήθηκε από την ομάδα του καθηγητή Chao, έχει πυκνότητα 0,16 mg/cm3. Για να δημιουργήσουν ένα τόσο ελαφρύ υλικό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα από τα πιο εκπληκτικά και λεπτά υλικάσήμερα - γραφένιο. Χρησιμοποιώντας την εμπειρία τους στη δημιουργία μικροσκοπικών υλικών όπως «μονοδιάστατες» ίνες γραφενίου και δισδιάστατες ταινίες γραφενίου, η ομάδα αποφάσισε να προσθέσει μια άλλη διάσταση στις δύο διαστάσεις του γραφενίου και να δημιουργήσει ένα χύμα πορώδες υλικό γραφενίου.

Αντί για τη μέθοδο κατασκευής προτύπων, η οποία χρησιμοποιεί ένα διαλυτικό υλικό και χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή διαφόρων αεροτζελών, οι Κινέζοι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια μέθοδο λυοφιλοποίησης. Ξήρανση με ψύξη ενός διαλύματος ψύξης που αποτελείται από υγρό πληρωτικόκαι τα σωματίδια γραφενίου, κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία ενός πορώδους σπόγγου με βάση τον άνθρακα, το σχήμα του οποίου επαναλάμβανε σχεδόν πλήρως το δεδομένο σχήμα.

«Δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης προτύπων· το μέγεθος και το σχήμα του εξαιρετικά ελαφρού υλικού άνθρακα που δημιουργούμε εξαρτάται μόνο από το σχήμα και το μέγεθος του δοχείου», λέει ο καθηγητής Chao. «Η ποσότητα της παραγόμενης γέλης εξαρτάται μόνο από το μέγεθος του το δοχείο, το οποίο μπορεί να έχει όγκο μετρημένο σε χιλιάδες κυβικά εκατοστά».

Το αεροτζέλ γραφενίου που προκύπτει είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό και ελαστικό υλικό. Μπορεί να απορροφήσει οργανικά υλικά, συμπεριλαμβανομένου του λαδιού, που ζυγίζουν 900 φορές το βάρος του υψηλή ταχύτητααπορρόφηση. Ένα γραμμάριο airgel απορροφά 68,8 γραμμάρια πετρελαίου σε μόλις ένα δευτερόλεπτο, καθιστώντας το ένα ελκυστικό υλικό για χρήση ως απορροφητικό για το πετρέλαιο των ωκεανών και τα προϊόντα πετρελαίου.

Εκτός από το ότι χρησιμεύει ως απορροφητικό λάδι, το αερογέλη γραφενίου έχει δυνατότητα χρήσης σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, ως καταλύτης για ορισμένους χημικές αντιδράσειςκαι ως πληρωτικό για πολύπλοκα σύνθετα υλικά.

Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν το ελαφρύτερο υλικό στον κόσμο. Το βάρος του είναι τόσο μικρό που στηρίζεται εύκολα σε πέταλα λουλουδιών.

Το υλικό αποτελείται από οξείδιο γραφενίου και λυοφιλοποιημένο άνθρακα. Η ανεπτυγμένη σπογγώδης ύλη αερογέλης γραφενίου ζυγίζει περίπου 0,16 mg/cm3, γεγονός που καθιστά την ουσία το ελαφρύτερο στερεό υλικό στον κόσμο. Όπως είναι γνωστό, 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. Είναι απαραίτητο να στοιβάζονται 3 εκατομμύρια φύλλα γραφενίου μεταξύ τους, έτσι ώστε το ύψος της στοίβας να φτάνει 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 οφέλη του γραφενίου δεν σταματούν εκεί. Εκτός από τη δύναμη και την ελαφρότητα, το υλικό είναι αρκετά εύκαμπτο. Μπορεί να τεντωθεί κατά 20% χωρίς καμία ζημιά Μια από τις πιο πρόσφατες ιδιότητες του γραφενίου που εντόπισαν οι επιστήμονες είναι η ικανότητα να φιλτράρει το νερό, συγκρατώντας διάφορα υγρά και αέρια.

Τα ελαφρύτερα και εξαιρετικά ανθεκτικά υλικά ονομάζονται το μέλλον της κατασκευής. Αυτά τα υλικά θα βοηθήσουν στη δημιουργία πιο ενεργειακά αποδοτικών και φιλικών προς το περιβάλλον αντικειμένων σε όλους τους τομείς της ζωής των ανθρώπων - από τις ιατρικές τεχνολογίες έως τις μεταφορές.

Ανάμεσα στα πολλά καινοτόμα υλικά, που πριν από λίγο καιρό φαινόταν απλώς επιστημονική φαντασία, είναι ιδιαίτερα προηγμένα και πολλά υποσχόμενα:

τρισδιάστατο γραφένιο

Κατασκευασμένο από καθαρό άνθρακα, αυτό το εξαιρετικά λεπτό γραφένιο θεωρείται ένα από τα ισχυρότερα υλικά στη Γη. Αλλά πρόσφατα, οι ερευνητές στο MIT κατάφεραν να μετατρέψουν το δισδιάστατο γραφένιο σε μια τρισδιάστατη δομή. Δημιούργησαν ένα νέο υλικό με σπογγώδη δομή. Η πυκνότητα του τρισδιάστατου γραφενίου είναι μόνο 5 τοις εκατό εκείνης του χάλυβα, αλλά λόγω της ειδικής δομής του είναι 10 φορές ισχυρότερο από τον χάλυβα.

Σύμφωνα με τους δημιουργούς, το 3D γραφένιο έχει μεγάλες δυνατότητες χρήσης σε πολλούς τομείς.

Όσον αφορά την τεχνολογία δημιουργίας του, μπορεί να εφαρμοστεί και σε άλλα υλικά, από πολυμερή έως δομικό σκυρόδεμα. Αυτό όχι μόνο θα παράγει δομές που είναι ισχυρότερες και ελαφρύτερες, αλλά θα έχουν επίσης αυξημένες μονωτικές ιδιότητες. Επιπλέον, οι πορώδεις δομές μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα φιλτραρίσματος για νερό ή απόβλητα από χημικά εργοστάσια.

Carbin

Την περασμένη άνοιξη, μια ομάδα Αυστριακών ερευνητών συνέθεσε με επιτυχία το Carbyne, μια μορφή άνθρακα που είναι το ισχυρότερο γνωστό υλικό και μάλιστα ανώτερο από το γραφένιο.

Το Carbyne αποτελείται από μια μονοδιάστατη αλυσίδα ατόμων άνθρακα που είναι χημικά αντιδραστική, καθιστώντας πολύ δύσκολη τη σύνθεση. Το άκαμπτο υλικό πιστεύεται ότι είναι δύο φορές πιο ισχυρό από τους νανοσωλήνες άνθρακα. Το Carbyne μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη νανομηχανική, τη νανο- και τη μικροηλεκτρονική.

Αερογράφος

Κατασκευασμένος από ένα δίκτυο πορωδών σωλήνων άνθρακα, ο αερογραφίτης είναι ένας συνθετικός αφρός. Είναι ένα από τα ελαφρύτερα δομικά υλικά που δημιουργήθηκαν ποτέ. Το Aerographite αναπτύχθηκε από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Kiel και ΠολυτεχνείοΑμβούργο. Ο αερογραφίτης μπορεί να παραχθεί σε διάφορες μορφές, η πυκνότητά του είναι μόνο 180 g/m 3, που είναι 75 φορές ελαφρύτερο από τη διογκωμένη πολυστερίνη. Αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα ηλεκτρόδια των μπαταριών ιόντων λιθίου για τη μείωση του βάρους τους.

Αερογράφος

Γνωστό και ως αερογέλη γραφενίου, είναι ελαφρύ υλικόμε πυκνότητα μόνο 0,16 mlg/cm 3, που είναι 7,5 φορές μικρότερη από την πυκνότητα του αέρα. Επιπλέον, είναι ένα πολύ ελαστικό υλικό και μπορεί να απορροφήσει έως και 900 φορές περισσότερο λάδι και νερό από αυτό που ζυγίζει. Αυτή η ιδιότητα του αερογραφενίου είναι πολύ σημαντική: θα μπορεί να απορροφά πετρελαιοκηλίδες στους ωκεανούς.

Έχει παρόμοιες ιδιότητες, κάτι που ήδη δοκιμάζεται από ερευνητές από την Argonne.

Εγγραφείτε στον ιστότοπο

Παιδιά, βάζουμε την ψυχή μας στο site. Σας ευχαριστώ για αυτό
ότι ανακαλύπτεις αυτή την ομορφιά. Ευχαριστώ για την έμπνευση και την έμπνευση.
Ελάτε μαζί μας FacebookΚαι Σε επαφή με

Ο ορισμός της αντοχής σημαίνει την ικανότητα των υλικών να μην υποκύπτουν στην καταστροφή ως αποτέλεσμα της επίδρασης εξωτερικών δυνάμεων και παραγόντων που οδηγούν σε εσωτερική καταπόνηση. Τα υλικά με υψηλή αντοχή έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στη φύση, δεν υπάρχουν μόνο σκληρά μέταλλα και ανθεκτικά είδη ξύλου, αλλά και τεχνητά δημιουργημένα υλικά υψηλής αντοχής. Πολλοί άνθρωποι είναι σίγουροι ότι το περισσότερο ανθεκτικό υλικόστον κόσμο είναι ένα διαμάντι, αλλά είναι πραγματικά έτσι;

Γενικές πληροφορίες:

Ημερομηνία έναρξης: αρχές δεκαετίας του '60.

Discoverers - Sladkov, Kudryavtsev, Korshak, Kasatkin.

Πυκνότητα – 1,9-2 g/cm3.

Πρόσφατα, επιστήμονες από την Αυστρία ολοκλήρωσαν τις εργασίες για τη δημιουργία της βιώσιμης παραγωγής καρβίνης, η οποία είναι μια αλλοτροπική μορφή άνθρακα που βασίζεται στον υβριδισμό των ατόμων άνθρακα. Οι δείκτες αντοχής του είναι 40 φορές υψηλότεροι από εκείνους του διαμαντιού. Πληροφορίες σχετικά δημοσιεύθηκαν σε ένα από τα τεύχη του επιστημονικού έντυπου περιοδικού «Nature Materials».

Αφού μελέτησαν προσεκτικά τις ιδιότητές του, οι επιστήμονες εξήγησαν ότι η δύναμή του δεν μπορεί να συγκριθεί με οποιοδήποτε υλικό που είχε ανακαλυφθεί και μελετηθεί στο παρελθόν. Ωστόσο, η διαδικασία παραγωγής συνάντησε σημαντικές δυσκολίες: η δομή της καρβίνης σχηματίζεται από άτομα άνθρακα που συλλέγονται σε μακριές αλυσίδες, με αποτέλεσμα να αρχίζει να διασπάται κατά τη διαδικασία παραγωγής.

Για να εξαλείψουν το πρόβλημα που εντοπίστηκε, φυσικοί από το δημόσιο πανεπιστήμιο της Βιέννης δημιούργησαν μια ειδική προστατευτική επίστρωση στην οποία συντέθηκε καρβίνη. Οπως και προστατευτική επίστρωσηΧρησιμοποιήθηκαν στρώματα γραφενίου, τοποθετήθηκαν το ένα πάνω στο άλλο και τυλίχτηκαν σε ένα «θερμό». Ενώ οι φυσικοί εργάζονταν σκληρά για να επιτύχουν σταθερές μορφές, ανακάλυψαν ότι οι ηλεκτρικές ιδιότητες ενός υλικού επηρεάζονται από το μήκος της ατομικής αλυσίδας.

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

Το Carbyne είναι μια ελάχιστα 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 - "Reports of the USSR Academy of Sciences". 15 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 ανακαλυφθεί στο διαστρικό διάστημα.

Γενικές πληροφορίες:

Discoverers – 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 ανακαλυπτές του υλικού ήταν οι Ρώσοι φυσικοί, Andrei Geim και Konstantin Novoselov. Οι επιστήμονες δεν έλαβαν οικονομική υποστήριξη στη χώρα τους 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 του οποίου το εμβαδόν είναι ίσο με ένα τετραγωνικό μέτροκαι το πάχος είναι ένα άτομο, τα αντικείμενα βάρους έως και τέσσερα κιλά μπορούν να κρατηθούν ελεύθερα. Εκτός από το ότι είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό υλικό, το γραφένιο είναι επίσης πολύ εύκαμπτο. Στο μέλλον, από ένα υλικό με τέτοια χαρακτηριστικά θα είναι δυνατή η ύφανση νημάτων και άλλων δομών σχοινιού που δεν είναι κατώτερες σε αντοχή από το παχύ σχοινί από χάλυβα. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, το υλικό που ανακαλύφθηκε από Ρώσους φυσικούς μπορεί να αντιμετωπίσει τη ζημιά 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 λονσδαλεΐτη, που ανακαλύφθηκε σε κρατήρα 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 υψηλά επίπεδα σκληρότητας, ωστόσο, αποδείχθηκε ότι εάν δεν υπάρχουν ακαθαρσίες σε αυτό, δεν θα είναι κατώτερο με κανέναν τρόπο υψηλή σκληρότηταδιαμάντι

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 – λιγότερο από 10 μονάδες στην κλίμακα Mohs.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ του νιτριδίου του βορίου wurtzite, το οποίο είναι μια ένωση βορίου και αζώτου, είναι οι θερμικές και χημική αντίστασηκαι αντοχή στη φωτιά. Το υλικό μπορεί να έχει διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές. Για παράδειγμα, ο γραφίτης είναι ο πιο μαλακός, αλλά ταυτόχρονα σταθερός, χρησιμοποιείται στην κοσμετολογία. Σφαληριτική δομή σε κρυσταλλικού πλέγματοςπαρόμοιο με τα διαμάντια, αλλά κατώτερο από πλευράς 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 H/m2;

Αντοχή – 4 Gn/m2;

Το έτος ανακάλυψης του μεταλλικού γυαλιού ήταν το 1960.

Το μεταλλικό γυαλί είναι ένα υλικό με υψηλή σκληρότητα και 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:

Όριο ελαστικότητας – 1500 MPa.

KCU – 0,4-0,6 MJ/m2.

Γενικές πληροφορίες:

Αντοχή κρούσης KST – 0,25-0,3 MJ/m2;

Όριο ελαστικότητας – 1500 MPa.

KCU – 0,4-0,6 MJ/m2.

Οι χάλυβες maraging είναι κράματα σιδήρου που έχουν υψηλή αντοχή σε κρούση χωρίς να χάνουν την ολκιμότητα τους. Παρά αυτά τα χαρακτηριστικά, το υλικό δεν κρατάει αιχμής. Τα κράματα που λαμβάνονται με θερμική επεξεργασία είναι ουσίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα που παίρνουν τη δύναμή τους από διαμεταλλικές ενώσεις. Το κράμα περιέχει νικέλιο, κοβάλτιο και άλλα στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο. Αυτός ο τύπος χάλυβα υψηλής αντοχής, υψηλής κραματοποίησης είναι εύκολος στην επεξεργασία, λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα στη σύνθεσή του. Ένα υλικό με τέτοια χαρακτηριστικά έχει βρει εφαρμογή στον αεροδιαστημικό τομέα· χρησιμοποιείται ως επίστρωση για περιβλήματα πυραύλων.

Ωσμίο

Γενικές πληροφορίες:

Έτος έναρξης – 1803.

Η δομή του πλέγματος είναι εξαγωνική.

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

Σημείο τήξεως – 3306 K.

Ένα γυαλιστερό, μπλε-λευκό μέταλλο με υψηλή αντοχή ανήκει στην ομάδα της πλατίνας. Όσμιο, με υψηλή ατομική πυκνότητα, εξαιρετική ανθεκτικότητα, ευθραυστότητα, υψηλή αντοχή, σκληρότητα και αντοχή σε μηχανικές καταπονήσεις και επιθετικές επιδράσεις περιβάλλον, χρησιμοποιείται ευρέως στη χειρουργική, τα όργανα, τη χημική βιομηχανία, την ηλεκτρονική μικροσκοπία, την πυραυλική 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 διάφορες περιοχές, συμπεριλαμβανομένης 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. Αυτό το είδος αράχνης ανακαλύφθηκε επίσημα το 2010. Οι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν κυρίως για τους ιστούς που υφαίνουν τα αρθρόποδα. Η διάμετρος των κύκλων στο νήμα στήριξης μπορεί να φτάσει έως και δύο μέτρα. Η δύναμη του ιστού του Δαρβίνου ξεπερνά αυτή του συνθετικού Kevlar που χρησιμοποιείται στις αεροπορικές και αυτοκινητοβιομηχανίες.

Γενικές πληροφορίες:

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

Σημείο τήξης σε πίεση 11 GPa – 3700-4000 βαθμοί Κελσίου.

Πυκνότητα – 3,47-3,55 g/cm3;

Δείκτης διάθλασης – 2.417-2.419.

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

Τα ανθεκτικά υλικά έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσεων.

Σε επαφή με

Συμμαθητές

Δεν υπάρχει μόνο το σκληρότερο μέταλλο, αλλά και το πιο σκληρό και ανθεκτικό ξύλο, καθώς και τα πιο ανθεκτικά 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.

Ένα νήμα αυτού του υλικού έχει διάμετρο πενήντα μικρομέτρων. Δημιουργείται από δεκάδες εκατομμύρια νανοσωλήνες, οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ένα πολυμερές.

Η αντοχή σε εφελκυσμό αυτής της ηλεκτρικά αγώγιμης ίνας είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή του ιστού μιας αράχνης που πλέκει σφαίρα. Το υλικό που προκύπτει 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 θωράκισης σώματος, το νέο υλικό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ελέγχου πτήσης, αισθητήρες και κινητήρες.

Υπάρχει μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες, χάρη στην οποία λαμβάνονται ισχυρά, σκληρά, διαφανή και ελαφριά υλικά μέσω του μετασχηματισμού αεροπηκτών.

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 νανοσωληνίσκου, ενός εξαιρετικά ισχυρού τεχνητού υλικού.

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 φαίνεται να είναι φωλιασμένα μεταξύ τους σύμφωνα με την αρχή της «Ρωσικής κούκλας» καθιστά το νανοσωληνίσκο το πιο ανθεκτικό υλικό από όλα τα γνωστά.

Όταν αυτό το υλικό προστίθεται σε σκυρόδεμα, μέταλλο και 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 νανοσωληνάριο δεν έχει εισαχθεί ακόμη σε ευρεία παραγωγή λόγω του πολύ υψηλού κόστους του. 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 μέταλλο με λευκο-μπλε απόχρωση. Η σκληρότητά του Brinell είναι 70-90 kgf/cm2.

Το ίδιο το σημείο τήξης σκληρό μέταλλο– χίλιοι εννιακόσιοι επτά βαθμοί Κελσίου με πυκνότητα επτά χιλιάδες διακόσια kg/m3.

Αυτό το μέταλλο είναι μέσα φλοιός της γηςσε ποσοστό 0,02 τοις εκατό, που είναι αρκετά. Συνήθως βρίσκεται με τη μορφή σιδηρομεταλλεύματος χρωμίου. 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. Οι πέτρινοι μετεωρίτες που πέφτουν στη Γη είναι πολύ πλούσιοι σε χρώμιο.

Το περισσότερο ανθεκτικό ξύλο

Υπάρχει ξύλο που είναι ισχυρότερο από το μαντέμι και μπορεί να συγκριθεί με την αντοχή του σιδήρου. Μιλάμε για το «Schmidt Birch». Ονομάζεται επίσης Iron Birch. Ο άνθρωπος δεν γνωρίζει πιο δυνατό δέντρο από αυτό. Ανακαλύφθηκε από έναν Ρώσο βοτανολόγο ονόματι Schmidt ενώ βρισκόταν στην Άπω Ανατολή.

Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, η σημύδα σιδήρου θα μπορούσε μερικές φορές να αντικαταστήσει το μέταλλο, επειδή αυτό το ξύλο δεν υπόκειται σε διάβρωση και σήψη. Το κύτος ενός πλοίου από Iron Birch δεν χρειάζεται καν να βαφτεί· το πλοίο δεν θα καταστραφεί από τη διάβρωση και επίσης δεν φοβάται τα οξέα.

Μια σημύδα Schmidt δεν μπορεί να τρυπηθεί από μια σφαίρα, δεν μπορείτε να την κόψετε με ένα τσεκούρι. Από όλες τις σημύδες στον πλανήτη μας, η Iron Birch είναι η μακροβιότερη - ζει για τετρακόσια χρόνια.

Ο βιότοπός του είναι το φυσικό καταφύγιο Kedrovaya Pad. Πρόκειται για ένα σπάνιο προστατευόμενο είδος που περιλαμβάνεται στο Κόκκινο Βιβλίο. Αν δεν υπήρχε τέτοια σπανιότητα, το εξαιρετικά δυνατό ξύλο αυτού του δέντρου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί παντού.

Και εδώ είναι τα περισσότερα ψηλά δέντραΣτον κόσμο, τα κόκκινα ξύλα 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 υλικότου σύμπαντος μας είναι το γραφένιο. Αυτή είναι μια πλάκα άνθρακα, το πάχος της οποίας είναι μόνο ένα άτομο, αλλά είναι ισχυρότερο από το διαμάντι και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι εκατό φορές υψηλότερη από το πυρίτιο των τσιπ υπολογιστών.