यदि आप आधुनिक तकनीक की दुनिया में नवीनतम विकास का अनुसरण करते हैं, तो यह सामग्री आपके लिए बड़ी खबर नहीं होगी। हालाँकि, दुनिया की सबसे हल्की सामग्री पर करीब से नज़र डालना और कुछ और विवरण सीखना उपयोगी है।

एक साल से भी कम समय पहले, दुनिया में सबसे हल्के पदार्थ का खिताब एयरोग्राफ़ाइट नामक पदार्थ को दिया गया था। लेकिन यह सामग्री लंबे समय तक हथेली पर टिकने में कामयाब नहीं रही; इसे हाल ही में ग्राफीन एयरजेल नामक एक अन्य कार्बन सामग्री ने ले लिया है। प्रोफेसर गाओ चाओ के नेतृत्व में झेजियांग विश्वविद्यालय के पॉलिमर विज्ञान और प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला विभाग की एक शोध टीम द्वारा निर्मित, अल्ट्रा-लाइट ग्राफीन एयरगेल का घनत्व हीलियम गैस की तुलना में थोड़ा कम और हाइड्रोजन गैस की तुलना में थोड़ा अधिक है।

सामग्रियों के एक वर्ग के रूप में एयरोगेल्स का विकास और उत्पादन 1931 में इंजीनियर और रसायनज्ञ सैमुअल स्टीफंस किस्टलर द्वारा किया गया था। तब से, व्यावहारिक उपयोग के लिए उनके संदिग्ध मूल्य के बावजूद, विभिन्न संगठनों के वैज्ञानिक ऐसी सामग्रियों पर शोध और विकास कर रहे हैं। बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब से युक्त एक एयरजेल, जिसे "जमे हुए धुआं" कहा जाता है और जिसका घनत्व 4 मिलीग्राम/सेमी3 है, ने सबसे अधिक का खिताब खो दिया है। हल्की सामग्री 2011 में, जो 0.9 एमजी/सेमी3 के घनत्व वाले धातु माइक्रोलैटिस सामग्री में स्थानांतरित हो गया। और एक साल बाद, सबसे हल्के पदार्थ का खिताब एयरोग्राफाइट नामक कार्बन पदार्थ को मिला, जिसका घनत्व 0.18 मिलीग्राम/सेमी3 है।

प्रोफेसर चाओ की टीम द्वारा बनाए गए सबसे हल्के पदार्थ शीर्षक ग्राफीन एयरजेल के नए धारक का घनत्व 0.16 मिलीग्राम/सेमी3 है। ऐसी हल्की सामग्री बनाने के लिए, वैज्ञानिकों ने सबसे अद्भुत और में से एक का उपयोग किया पतली सामग्रीआज - ग्राफीन। "एक-आयामी" ग्राफीन फाइबर और दो-आयामी ग्राफीन रिबन जैसी सूक्ष्म सामग्री बनाने में अपने अनुभव का उपयोग करते हुए, टीम ने ग्राफीन के दो आयामों में एक और आयाम जोड़ने और त्रि-आयामी छिद्रपूर्ण ग्राफीन बनाने का निर्णय लिया। नई सामग्री.

टेम्प्लेट निर्माण विधि के बजाय, जो एक विलायक सामग्री का उपयोग करता है और आमतौर पर विभिन्न एरोजेल बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, चीनी वैज्ञानिकों ने फ्रीज-सुखाने की विधि का उपयोग किया। एक कूलॉइड घोल को फ्रीज में सुखाना जिसमें शामिल है तरल भरावऔर ग्राफीन कणों ने कार्बन-आधारित झरझरा स्पंज बनाना संभव बना दिया, जिसका आकार लगभग पूरी तरह से दिए गए आकार को दोहराता था।

प्रोफेसर चाओ कहते हैं, "टेम्प्लेट का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है; हमारे द्वारा बनाई गई अल्ट्रा-लाइट कार्बन सामग्री का आकार और आकार केवल कंटेनर के आकार और आकार पर निर्भर करता है।" उत्पादित एयरजेल की मात्रा केवल कंटेनर के आकार पर निर्भर करती है। कंटेनर, जिसका आयतन हजारों घन सेंटीमीटर में मापा जा सकता है।

परिणामी ग्राफीन एयरजेल एक अत्यंत मजबूत और लोचदार सामग्री है। यह अपने वजन से 900 गुना अधिक वजन वाले तेल सहित कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित कर सकता है उच्च गतिअवशोषण. एक ग्राम एयरजेल केवल एक सेकंड में 68.8 ग्राम तेल को अवशोषित करता है, जिससे यह समुद्री तेल और पेट्रोलियम उत्पादों के अवशोषक के रूप में उपयोग के लिए एक आकर्षक सामग्री बन जाता है।

तेल अवशोषक के रूप में काम करने के अलावा, ग्राफीन एयरजेल में ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में, कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में और जटिल मिश्रित सामग्रियों के लिए भराव के रूप में उपयोग करने की क्षमता है।

आपमें से हर कोई जानता है कि हीरा आज भी कठोरता का मानक बना हुआ है। पृथ्वी पर मौजूद सामग्रियों की यांत्रिक कठोरता का निर्धारण करते समय, हीरे की कठोरता को एक मानक के रूप में लिया जाता है: जब मोहस विधि द्वारा मापा जाता है - सतह के नमूने के रूप में, विकर्स या रॉकवेल विधियों द्वारा - एक इंडेंटर के रूप में (अधिक के रूप में) ठोसकम कठोरता वाले शरीर की जांच करते समय)। आज, ऐसी कई सामग्रियां हैं जिनकी कठोरता हीरे की विशेषताओं के समान है।

इस मामले में तुलना करें मूल सामग्रीविकर्स विधि के अनुसार उनकी सूक्ष्म कठोरता के आधार पर, जब सामग्री को 40 GPa से अधिक के मूल्यों पर सुपरहार्ड माना जाता है। सामग्रियों की कठोरता नमूना संश्लेषण की विशेषताओं या उस पर लागू भार की दिशा के आधार पर भिन्न हो सकती है।

70 से 150 जीपीए तक कठोरता मूल्यों में उतार-चढ़ाव ठोस सामग्रियों के लिए आम तौर पर स्थापित अवधारणा है, हालांकि 115 जीपीए को संदर्भ मूल्य माना जाता है। आइए हीरे के अलावा 10 सबसे कठोर सामग्रियों पर नजर डालें, जो प्रकृति में मौजूद हैं।

10. बोरोन सबऑक्साइड (बी 6 ओ) - 45 जीपीए तक कठोरता

बोरॉन सबऑक्साइड में इकोसाहेड्रोन जैसे आकार के दाने बनाने की क्षमता होती है। गठित दाने पृथक क्रिस्टल या क्वासिक क्रिस्टल की किस्में नहीं हैं, बल्कि अजीबोगरीब जुड़वां क्रिस्टल हैं, जिनमें दो दर्जन युग्मित टेट्राहेड्रल क्रिस्टल शामिल हैं।

10. रेनियम डाइबोराइड (ReB 2) - कठोरता 48 GPa

कई शोधकर्ता सवाल करते हैं कि क्या इस सामग्री को सुपरहार्ड प्रकार की सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। यह जोड़ के अत्यंत असामान्य यांत्रिक गुणों के कारण होता है।

विभिन्न परमाणुओं का परत-दर-परत प्रत्यावर्तन इस पदार्थ को अनिसोट्रोपिक बनाता है। इसलिए, विभिन्न प्रकार के क्रिस्टलोग्राफिक विमानों की उपस्थिति में कठोरता माप भिन्न होते हैं। इस प्रकार, कम भार पर रेनियम डाइबोराइड का परीक्षण 48 GPa की कठोरता प्रदान करता है, और बढ़ते भार के साथ कठोरता बहुत कम हो जाती है और लगभग 22 GPa होती है।

8. मैग्नीशियम एल्यूमीनियम बोराइड (AlMgB 14) - कठोरता 51 GPa तक

संरचना कम फिसलने वाले घर्षण के साथ-साथ एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, बोरान का मिश्रण है उच्च कठोरता. ये गुण आधुनिक मशीनों और तंत्रों के उत्पादन के लिए वरदान हो सकते हैं जो बिना स्नेहन के काम करते हैं। लेकिन इस भिन्नता में सामग्री का उपयोग अभी भी अत्यधिक महंगा माना जाता है।

AlMgB14 - स्पंदित लेजर जमाव का उपयोग करके बनाई गई विशेष पतली फिल्में, 51 GPa तक की सूक्ष्म कठोरता रखने की क्षमता रखती हैं।

7. बोरोन-कार्बन-सिलिकॉन - 70 GPa तक कठोरता

ऐसे यौगिक का आधार मिश्र धातु को ऐसे गुण प्रदान करता है जो इष्टतम प्रतिरोध प्रदान करते हैं रासायनिक प्रभावनकारात्मक प्रकार और उच्च तापमान. यह सामग्री 70 GPa तक की सूक्ष्म कठोरता प्रदान की जाती है।

6. बोरोन कार्बाइड बी 4 सी (बी 12 सी 3) - 72 जीपीए तक कठोरता

एक अन्य सामग्री बोरॉन कार्बाइड है। पदार्थ का काफी सक्रिय रूप से उपयोग किया जाने लगा है अलग - अलग क्षेत्रउद्योग 18वीं शताब्दी में अपने आविष्कार के लगभग तुरंत बाद।

सामग्री की सूक्ष्म कठोरता 49 जीपीए तक पहुंच जाती है, लेकिन यह साबित हो गया है कि क्रिस्टल जाली की संरचना में आर्गन आयनों को जोड़कर इस आंकड़े को 72 जीपीए तक बढ़ाया जा सकता है।

5. कार्बन-बोरॉन नाइट्राइड - 76 GPa तक कठोरता

दुनिया भर के शोधकर्ता और वैज्ञानिक लंबे समय से जटिल सुपरहार्ड सामग्रियों को संश्लेषित करने की कोशिश कर रहे हैं, जिसके ठोस परिणाम पहले ही प्राप्त हो चुके हैं। यौगिक के घटक बोरॉन, कार्बन और नाइट्रोजन परमाणु हैं - आकार में समान। सामग्री की गुणात्मक कठोरता 76 GPa तक पहुँच जाती है।

4. नैनोस्ट्रक्चर्ड क्यूबोनाइट - 108 GPa तक कठोरता

सामग्री को किंगसॉन्गाइट, बोराज़ोन या एल्बोर भी कहा जाता है, और इसमें अद्वितीय गुण भी हैं जो आधुनिक उद्योग में सफलतापूर्वक उपयोग किए जाते हैं। हीरे के मानक के करीब 80-90 GPa के क्यूबोनाइट कठोरता मूल्यों के साथ, हॉल-पेच कानून का बल उनकी महत्वपूर्ण वृद्धि का कारण बन सकता है।

इसका मतलब यह है कि जैसे-जैसे क्रिस्टलीय अनाज का आकार घटता है, सामग्री की कठोरता बढ़ती है - इसे 108 GPa तक बढ़ाने की कुछ संभावनाएं हैं।

3. वर्टज़ाइट बोरान नाइट्राइड - 114 GPa तक कठोरता

वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना इस सामग्री को उच्च कठोरता प्रदान करती है। स्थानीय संरचनात्मक संशोधनों के साथ, एक विशेष प्रकार के भार के अनुप्रयोग के दौरान, पदार्थ की जाली में परमाणुओं के बीच के बंधनों को पुनर्वितरित किया जाता है। इस समय, सामग्री की गुणवत्ता कठोरता 78% बढ़ जाती है।

लोन्सडेलाइट कार्बन का एक एलोट्रोपिक संशोधन है और इसमें हीरे से स्पष्ट समानता है। ठोस पता चला प्राकृतिक सामग्रीएक उल्कापिंड क्रेटर में था, जो ग्रेफाइट से बना था - उल्कापिंड के घटकों में से एक, लेकिन इसमें ताकत का रिकॉर्ड स्तर नहीं था।

वैज्ञानिकों ने 2009 में साबित कर दिया कि अशुद्धियों की अनुपस्थिति हीरे की कठोरता से भी अधिक कठोरता प्रदान कर सकती है। इस मामले में उच्च कठोरता मान प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि वर्टज़ाइट बोरान नाइट्राइड के मामले में।

पॉलिमराइज्ड फुलेराइट को हमारे समय में विज्ञान के लिए ज्ञात सबसे कठोर सामग्री माना जाता है। यह एक संरचित आणविक क्रिस्टल है, जिसके नोड्स में व्यक्तिगत परमाणुओं के बजाय पूरे अणु होते हैं।

फुलेराइट की कठोरता 310 GPa तक है, और यह नियमित प्लास्टिक की तरह हीरे की सतह को खरोंच सकता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, हीरा अब दुनिया का सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ नहीं है; विज्ञान के लिए इससे भी कठिन यौगिक उपलब्ध हैं।

अब तक, ये विज्ञान के लिए ज्ञात पृथ्वी पर सबसे कठोर सामग्री हैं। यह बहुत संभव है कि रसायन विज्ञान/भौतिकी के क्षेत्र में नई खोजें और सफलताएं जल्द ही हमारा इंतजार करेंगी, जो हमें उच्च कठोरता प्राप्त करने की अनुमति देंगी।

सबसे हल्की और बेहद टिकाऊ सामग्री को निर्माण का भविष्य कहा जाता है। ये सामग्रियां लोगों के जीवन के सभी क्षेत्रों - चिकित्सा प्रौद्योगिकियों से लेकर परिवहन तक - में अधिक ऊर्जा-कुशल और पर्यावरण के अनुकूल वस्तुएं बनाने में मदद करेंगी।

बहुतों के बीच नवीन सामग्री, जो अभी कुछ समय पहले सिर्फ विज्ञान कथा लगती थी, विशेष रूप से उन्नत और आशाजनक हैं:

3डी ग्राफीन

शुद्ध कार्बन से निर्मित, यह अति पतली ग्राफीन पृथ्वी पर सबसे मजबूत सामग्रियों में से एक मानी जाती है। लेकिन हाल ही में, एमआईटी के शोधकर्ता द्वि-आयामी ग्राफीन को त्रि-आयामी संरचना में बदलने में सक्षम हुए। उन्होंने स्पंजी संरचना वाली एक नई सामग्री बनाई। 3डी ग्राफीन का घनत्व स्टील का केवल 5 प्रतिशत है, लेकिन अपनी विशेष संरचना के कारण यह स्टील से 10 गुना अधिक मजबूत है।

रचनाकारों के अनुसार, 3डी ग्राफीन में कई क्षेत्रों में उपयोग की काफी संभावनाएं हैं।

जहां तक ​​इसकी निर्माण तकनीक का सवाल है, इसे पॉलिमर से लेकर अन्य सामग्रियों पर भी लागू किया जा सकता है संरचनात्मक कंक्रीट. इससे न केवल ऐसी संरचनाएँ तैयार होंगी जो मजबूत और हल्की होंगी, बल्कि उनमें इन्सुलेशन गुण भी बढ़ेंगे। इसके अलावा, रासायनिक संयंत्रों से पानी या अपशिष्ट के लिए निस्पंदन सिस्टम में छिद्रपूर्ण संरचनाओं का उपयोग किया जा सकता है।

कार्बिन

पिछले वसंत में, ऑस्ट्रियाई शोधकर्ताओं की एक टीम ने कार्बाइन को सफलतापूर्वक संश्लेषित किया, जो कार्बन का एक रूप है जो सबसे मजबूत ज्ञात सामग्री है और ग्राफीन से भी बेहतर है।

कार्बाइन में कार्बन परमाणुओं की एक आयामी श्रृंखला होती है जो रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील होती है, जिससे इसे संश्लेषित करना बहुत मुश्किल हो जाता है। माना जाता है कि यह अनम्य सामग्री कार्बन नैनोट्यूब से दोगुनी मजबूत होती है। कार्बाइन का उपयोग नैनोमैकेनिक्स, नैनो- और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में किया जा सकता है।

एरोग्राफ़ाइट

झरझरा कार्बन ट्यूबों के नेटवर्क से निर्मित, एयरग्रेफाइट एक सिंथेटिक फोम है। यह अब तक निर्मित सबसे हल्की संरचनात्मक सामग्रियों में से एक है। एरोग्राफाइट का विकास कील विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया था तकनीकी विश्वविद्यालयहैम्बर्ग. एरोग्राफाइट का उत्पादन किया जा सकता है विभिन्न रूप, इसका घनत्व केवल 180 ग्राम/मीटर 3 है, जो विस्तारित पॉलीस्टाइनिन से 75 गुना हल्का है। इस सामग्री का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के इलेक्ट्रोड में उनका वजन कम करने के लिए किया जा सकता है।

एयरब्रश

इसे ग्राफीन एरोजेल के नाम से भी जाना जाता है हल्की सामग्रीकेवल 0.16 मिलीग्राम/सेमी 3 के घनत्व के साथ, जो हवा के घनत्व से 7.5 गुना कम है। इसके अलावा, यह एक बहुत ही लोचदार सामग्री है, और यह अपने वजन से 900 गुना अधिक तेल और पानी को अवशोषित कर सकता है। एयरग्राफीन का यह गुण बहुत महत्वपूर्ण है: यह महासागरों में फैले तेल को अवशोषित करने में सक्षम होगा।

इसमें समान गुण हैं, जिसका परीक्षण पहले से ही आर्गोन के शोधकर्ताओं द्वारा किया जा रहा है।

प्रकृति की विविधता असीमित है, लेकिन ऐसी सामग्रियां भी हैं जिनका जन्म मानवीय भागीदारी के बिना नहीं हो पाता। हम आपके ध्यान में मानव हाथों द्वारा निर्मित और शानदार गुणों का प्रदर्शन करने वाले 10 पदार्थ लाते हैं।

1. वन-वे बुलेटप्रूफ ग्लास

सबसे अमीर लोगों को समस्याएँ हैं: इस सामग्री की बढ़ती बिक्री को देखते हुए, उन्हें इसकी आवश्यकता है गोली - रोक शीशे, जिससे जान बच सकती थी, लेकिन उन्हें जवाबी गोलीबारी करने से नहीं रोका जा सका।

यह ग्लास गोलियों को एक तरफ से रोकता है, लेकिन साथ ही उन्हें दूसरी तरफ से गुजरने देता है - इस असामान्य प्रभाव में एक नाजुक ऐक्रेलिक परत और एक नरम लोचदार पॉली कार्बोनेट का "सैंडविच" होता है: दबाव में, ऐक्रेलिक स्वयं को बहुत अधिक प्रकट करता है ठोस, और जब कोई गोली उस पर लगती है, तो वह उसी समय टूटकर अपनी ऊर्जा ख़त्म कर देती है। यह सदमे-अवशोषित परत को गोलियों और ऐक्रेलिक टुकड़ों के प्रभाव को ढहने के बिना झेलने की अनुमति देता है।

जब दूसरी तरफ से फायर किया जाता है, तो इलास्टिक पॉलीकार्बोनेट गोली को अपने अंदर से गुजरने देता है, जिससे नाजुक ऐक्रेलिक परत खिंच जाती है और नष्ट हो जाती है, जिससे गोली के लिए कोई और बाधा नहीं बचती है, लेकिन आपको बहुत बार गोली नहीं चलानी चाहिए, क्योंकि इससे गोली में छेद हो जाएगा। सुरक्षा।

2. तरल ग्लास

एक समय था जब बर्तन धोने का डिटर्जेंट मौजूद नहीं था - लोग सोडा, सिरका, चांदी की रेत, रगड़ या तार वाले ब्रश से काम चलाते थे, लेकिन एक नया उत्पाद बहुत समय और प्रयास बचाने में मदद करेगा और बर्तन धोना अतीत की बात बन जाएगा। . "तरल ग्लास" में सिलिकॉन डाइऑक्साइड होता है, जो पानी या इथेनॉल के साथ प्रतिक्रिया करने पर एक ऐसी सामग्री बनाता है जो सूखकर लोचदार, अति प्रतिरोधी, गैर विषैले और पानी की एक पतली (मानव बाल से 500 गुना अधिक पतली) परत में बदल जाती है। -विकर्षक कांच.

ऐसी सामग्री से सफाई आदि की कोई आवश्यकता नहीं होती कीटाणुनाशक, क्योंकि यह सतह को कीटाणुओं से पूरी तरह से बचाने में सक्षम है: व्यंजन या सिंक की सतह पर बैक्टीरिया आसानी से अलग हो जाते हैं। आविष्कार को चिकित्सा में भी आवेदन मिलेगा, क्योंकि उपकरणों को अब केवल उपयोग करके ही कीटाणुरहित किया जा सकता है गर्म पानी, रासायनिक कीटाणुनाशकों के उपयोग के बिना।

इस कोटिंग का उपयोग पौधों पर फंगल संक्रमण से निपटने और बोतलों को सील करने के लिए किया जा सकता है; इसके गुण वास्तव में अद्वितीय हैं - यह नमी को दूर करता है, कीटाणुरहित करता है, जबकि लचीला, टिकाऊ, सांस लेने योग्य और पूरी तरह से अदृश्य होने के साथ-साथ सस्ता भी होता है।

3. आकारहीन धातु

यह पदार्थ गोल्फर्स को गेंद को जोर से मारने की अनुमति देता है, गोली की मारक शक्ति को बढ़ाता है और स्केलपेल और इंजन भागों के जीवन को बढ़ाता है।

अपने नाम के विपरीत, यह सामग्री धातु की ताकत और कांच की सतह की कठोरता को जोड़ती है: वीडियो दिखाता है कि धातु की गेंद गिरने पर स्टील और आकारहीन धातु का विरूपण कैसे भिन्न होता है। गेंद स्टील की सतह पर कई छोटे "गड्ढे" छोड़ती है - इसका मतलब है कि धातु प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित और नष्ट कर देती है। आकारहीन धातु चिकनी बनी रही, जिसका अर्थ है कि यह प्रभाव ऊर्जा को बेहतर ढंग से लौटाता है, जो लंबे समय तक पलटाव से भी प्रमाणित होता है।

अधिकांश धातुओं में एक क्रमबद्ध क्रिस्टलीय आणविक संरचना होती है, और किसी झटके या अन्य प्रभाव से, क्रिस्टल जाली विकृत हो जाती है, जिसके कारण धातु पर डेंट बने रहते हैं। एक आकारहीन धातु में, परमाणुओं को बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित किया जाता है, इसलिए एक्सपोज़र के बाद परमाणु अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं।

4. स्टारलाइट

यह एक प्लास्टिक है जो अविश्वसनीय रूप से उच्च तापमान का सामना कर सकता है: इसकी तापीय सीमा इतनी अधिक है कि पहले तो उन्हें आविष्कारक पर विश्वास ही नहीं हुआ। सामग्री की क्षमताओं का प्रदर्शन करने के बाद ही रहनाटेलीविज़न पर, ब्रिटिश परमाणु हथियार केंद्र के कर्मचारियों ने स्टारलाइट के निर्माता से संपर्क किया।

वैज्ञानिकों ने हिरोशिमा पर गिराए गए 75 बमों की शक्ति के बराबर उच्च तापमान वाली चमक के साथ प्लास्टिक को विकिरणित किया - नमूना केवल थोड़ा जला हुआ था। एक परीक्षक ने कहा: “आम तौर पर आपको सामग्री को ठंडा होने के लिए फ्लैश के बीच कई घंटों तक इंतजार करना पड़ता है। अब हम उसे हर 10 मिनट में विकिरणित करते हैं, और वह सुरक्षित रहता है, जैसे कि उसका मजाक उड़ाया जा रहा हो।''

अन्य गर्मी प्रतिरोधी सामग्रियों के विपरीत, स्टारलाइट उच्च तापमान पर विषाक्त नहीं होता है, और यह अविश्वसनीय रूप से हल्का भी है। इसका उपयोग अंतरिक्ष यान, हवाई जहाज, अग्निरोधक सूट के निर्माण या सैन्य उद्योग में किया जा सकता है, लेकिन, दुर्भाग्य से, स्टारलाइट ने प्रयोगशाला कभी नहीं छोड़ी: इसके निर्माता मॉरिस वार्ड की 2011 में अपने आविष्कार को पेटेंट कराए बिना और कोई विवरण छोड़े बिना मृत्यु हो गई। स्टारलाइट की संरचना के बारे में बस इतना पता है कि इसमें 21 कार्बनिक पॉलिमर, कई कॉपोलिमर और थोड़ी मात्रा में सिरेमिक शामिल हैं।

5. एयरजेल

इतने कम घनत्व वाले एक छिद्रपूर्ण पदार्थ की कल्पना करें कि इसके 2.5 सेमी³ में एक फुटबॉल मैदान के आकार के बराबर सतह हो। लेकिन यह कोई विशिष्ट सामग्री नहीं है, बल्कि पदार्थों का एक वर्ग है: एयरजेल एक ऐसा रूप है जिसे कुछ सामग्रियां ले सकती हैं, और इसका अति-निम्न घनत्व इसे एक उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेटर बनाता है। यदि आप इसमें से 2.5 सेमी मोटी खिड़की बनाते हैं, तो इसमें वही होगा थर्मल इन्सुलेशन गुण, जैसा कांच की खिड़की 25 सेमी मोटा.

दुनिया के सभी हल्के पदार्थ एयरजेल हैं: उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज एयरजेल (अनिवार्य रूप से सूखा सिलिकॉन) हवा से केवल तीन गुना भारी है और काफी नाजुक है, लेकिन अपने वजन से 1000 गुना अधिक वजन का सामना कर सकता है। ग्राफीन एयरजेल (ऊपर चित्रित) में कार्बन होता है, और इसका ठोस घटक हवा से सात गुना हल्का होता है: एक छिद्रपूर्ण संरचना होने के कारण, यह पदार्थ पानी को रोकता है, लेकिन तेल को अवशोषित करता है - इसका उपयोग पानी की सतह पर तेल फैलने से निपटने के लिए किया जाना चाहिए .

6. डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ)

यह रासायनिक विलायकपहली बार सेल्युलोज उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में सामने आया और पिछली शताब्दी के 60 के दशक तक इसका किसी भी तरह से उपयोग नहीं किया गया था, जब इसकी चिकित्सा क्षमता का पता चला था: डॉ. जैकब्स ने पाया कि डीएमएसओ आसानी से और दर्द रहित तरीके से शरीर के ऊतकों में प्रवेश कर सकता है - यह विभिन्न प्रकार की अनुमति देता है इंजेक्शन जल्दी से और त्वचा को नुकसान पहुंचाए बिना लगाए जाने चाहिए।

अपने ही औषधीय गुणमोच से होने वाले दर्द या, उदाहरण के लिए, गठिया के कारण जोड़ों की सूजन से राहत, और डीएमएसओ का उपयोग फंगल संक्रमण से निपटने के लिए भी किया जा सकता है।

दुर्भाग्य से, जब इसके औषधीय गुणों की खोज हुई, तो इसका उत्पादन बंद हो गया औद्योगिक पैमाने परयह लंबे समय से स्थापित था, और इसकी व्यापक उपलब्धता ने फार्मास्युटिकल कंपनियों को लाभ कमाने से रोक दिया था। इसके अलावा, डीएमएसओ के पास एक अप्रत्याशित है उप-प्रभाव- इसका उपयोग करने वाले व्यक्ति के मुंह से आने वाली गंध लहसुन की याद दिलाती है, इसलिए इसका उपयोग मुख्य रूप से पशु चिकित्सा में किया जाता है।

7. कार्बन नैनोट्यूब

वे वास्तव में कार्बन की चादरें हैं, एक परमाणु मोटी, सिलेंडर में लुढ़की हुई - उनकी आणविक संरचना चिकन तार के रोल जैसी होती है, और यह सबसे अधिक है टिकाऊ सामग्री, विज्ञान के लिए जाना जाता है. छह गुना हल्के लेकिन स्टील से सैकड़ों गुना मजबूत, नैनोट्यूब में हीरे की तुलना में बेहतर तापीय चालकता होती है और तांबे की तुलना में अधिक कुशलता से बिजली का संचालन होता है।

नलिकाएं स्वयं नग्न आंखों को दिखाई नहीं देती हैं, और अपने कच्चे रूप में पदार्थ कालिख जैसा दिखता है: इसके असाधारण गुणों को प्रकट करने के लिए, इन अदृश्य धागों के खरबों को घुमाने के लिए बनाया जाना चाहिए, जो अपेक्षाकृत हाल ही में संभव हुआ।

सामग्री का उपयोग "एलिवेटर टू स्पेस" परियोजना के लिए केबलों के उत्पादन में किया जा सकता है, जिसे काफी समय पहले विकसित किया गया था, लेकिन हाल तक 100 हजार किमी लंबी केबल बनाने की असंभवता के कारण पूरी तरह से शानदार थी जो झुकती नहीं थी। अपने ही वजन के नीचे.

कार्बन नैनोट्यूब स्तन कैंसर के इलाज में भी मदद करते हैं - उनमें से हजारों को प्रत्येक कोशिका में रखा जा सकता है, और उपस्थिति फोलिक एसिडआपको कैंसरयुक्त संरचनाओं को पहचानने और "पकड़ने" की अनुमति देता है, फिर नैनोट्यूब को एक इन्फ्रारेड लेजर से विकिरणित किया जाता है, और ट्यूमर कोशिकाएं मर जाती हैं। इस सामग्री का उपयोग हल्के और टिकाऊ बॉडी कवच ​​के उत्पादन में भी किया जा सकता है...

8. पेकेराइट

1942 में, ब्रिटिशों को जर्मन पनडुब्बियों से लड़ने के लिए आवश्यक विमान वाहक बनाने के लिए स्टील की कमी की समस्या का सामना करना पड़ा। जेफ्री पाइक ने बर्फ से विशाल तैरते हवाई क्षेत्र बनाने का प्रस्ताव रखा, लेकिन इसका कोई फायदा नहीं हुआ: बर्फ, हालांकि सस्ती है, अल्पकालिक है। न्यूयॉर्क के वैज्ञानिकों द्वारा बर्फ के मिश्रण के असाधारण गुणों की खोज के साथ सब कुछ बदल गया चूरा, जो मजबूती में ईंट के समान था, और दरार या पिघलता भी नहीं था। लेकिन सामग्री को लकड़ी की तरह संसाधित किया जा सकता था या धातु की तरह पिघलाया जा सकता था; चूरा पानी में फूल जाता था, एक खोल बनाता था और बर्फ को पिघलने से रोकता था, जिसके कारण नौकायन करते समय किसी भी जहाज की मरम्मत की जा सकती थी।

लेकिन सबके सामने सकारात्मक गुण, पेकेराइट का बहुत कम उपयोग था प्रभावी उपयोग: 1000 टन वजन वाले जहाज के लिए बर्फ का आवरण बनाने और बनाने के लिए, एक अश्वशक्ति की शक्ति वाला एक इंजन पर्याप्त था, लेकिन -26 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर (और इसे बनाए रखने के लिए यह आवश्यक है) एक जटिल प्रणालीठंडा होने पर) बर्फ ढीली हो जाती है। इसके अलावा, सेलूलोज़, जिसका उपयोग कागज उत्पादन में भी किया जाता है, कम आपूर्ति में था, इसलिए पेकेराइट एक अव्यवहार्य परियोजना बनी रही।

9. बैसिलाफिला - निर्माण सूक्ष्म जीव

कंक्रीट में समय के साथ "थकने" का गुण होता है - यह गंदा ग्रे हो जाता है और इसमें दरारें बन जाती हैं। अगर हम किसी इमारत की नींव के बारे में बात कर रहे हैं, तो मरम्मत काफी श्रम-गहन और महंगी हो सकती है, और यह सच नहीं है कि यह "थकान" को खत्म कर देगा: कई इमारतों को ठीक से ध्वस्त कर दिया जाता है क्योंकि नींव को बहाल करना असंभव है।

न्यूकैसल विश्वविद्यालय के छात्रों के एक समूह ने आनुवंशिक रूप से इंजीनियर बैक्टीरिया विकसित किया है जो गहरी दरारों में प्रवेश कर सकता है और कैल्शियम कार्बोनेट और गोंद का मिश्रण पैदा कर सकता है, जिससे इमारत मजबूत हो सकती है। बैक्टीरिया को कंक्रीट की सतह पर फैलने के लिए प्रोग्राम किया जाता है जब तक कि वे अगली दरार के किनारे तक नहीं पहुंच जाते, और फिर एक सीमेंटयुक्त पदार्थ का उत्पादन शुरू हो जाता है, बैक्टीरिया के लिए एक आत्म-विनाश तंत्र भी होता है, जो बेकार के गठन को रोकता है। विकास”

यह तकनीक वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के मानवजनित उत्सर्जन को कम कर देगी, क्योंकि इसका 5% कंक्रीट उत्पादन से आता है, और यह इमारतों के सेवा जीवन को बढ़ाने में भी मदद करेगा, जिसकी बहाली होगी पारंपरिक तरीकाइसमें बहुत पैसा खर्च होगा.

10. डी3ओ सामग्री

यांत्रिक तनाव का प्रतिरोध हमेशा सामग्री विज्ञान की मुख्य समस्याओं में से एक रहा है, जब तक कि D3o का आविष्कार नहीं हुआ - एक पदार्थ जिसके अणु मुक्त गति में होते हैं सामान्य स्थितियाँऔर प्रभाव पड़ने पर अपनी जगह पर लॉक हो जाता है। D3o की संरचना एक मिश्रण जैसी होती है कॉर्नस्टार्चऔर पानी, जिसका उपयोग कभी-कभी स्विमिंग पूल भरने के लिए किया जाता है। इस सामग्री से बने विशेष जैकेट, आरामदायक और गिरने, बल्ले या मुक्के से लगने वाली चोट की स्थिति में सुरक्षा प्रदान करने वाले, पहले से ही बिक्री पर हैं। सुरक्षात्मक तत्व बाहर से दिखाई नहीं देते हैं, जो स्टंटमैन और यहां तक ​​कि पुलिस के लिए भी उपयुक्त है।

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एक व्यक्ति अपनी गतिविधियों में उपयोग करता है विभिन्न गुणपदार्थ और सामग्री. और उनकी ताकत और विश्वसनीयता महत्वहीन नहीं हैं. इस लेख में प्रकृति की सबसे कठोर सामग्रियों और कृत्रिम रूप से बनाई गई सामग्रियों पर चर्चा की जाएगी।

आम तौर पर स्वीकृत मानक

किसी सामग्री की ताकत निर्धारित करने के लिए, मोह्स स्केल का उपयोग किया जाता है - खरोंच की प्रतिक्रिया के आधार पर किसी सामग्री की कठोरता का आकलन करने के लिए एक पैमाना। औसत व्यक्ति के लिए सबसे अधिक कठोर सामग्री- यह एक हीरा है. आपको आश्चर्य होगा, लेकिन यह खनिज सबसे कठोर खनिजों में से केवल 10वें स्थान पर है। औसतन, किसी सामग्री को सुपरहार्ड माना जाता है यदि उसका मान 40 GPa से ऊपर हो। इसके अलावा, दुनिया में सबसे कठोर सामग्री की पहचान करते समय इसकी उत्पत्ति की प्रकृति को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। इसके अलावा, ताकत और स्थायित्व अक्सर प्रभाव पर निर्भर करता है बाह्य कारकउस पर।

पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ

इस अनुभाग में हम ध्यान देंगे रासायनिक यौगिकएक असामान्य क्रिस्टल संरचना के साथ, जो हीरे की तुलना में बहुत मजबूत होते हैं और इसे आसानी से खरोंच सकते हैं। यहां मनुष्य द्वारा बनाई गई शीर्ष 6 सबसे कठोर सामग्रियां दी गई हैं, जिनकी शुरुआत सबसे कम कठोर से होती है।

• कार्बन नाइट्राइड - बोरॉन। आधुनिक रसायन विज्ञान की इस उपलब्धि का शक्ति सूचकांक 76 GPa है।
• ग्राफीन एयरजेल (एरोग्राफीन) हवा से 7 गुना हल्का पदार्थ है, जो 90% संपीड़न के बाद अपना आकार बहाल कर लेता है। एक आश्चर्यजनक रूप से टिकाऊ सामग्री जो तरल या यहां तक ​​कि तेल में भी अपने वजन का 900 गुना तक अवशोषित कर सकती है। इस सामग्री का उपयोग तेल रिसाव में करने की योजना है।
• ग्राफीन एक अद्वितीय आविष्कार और ब्रह्मांड में सबसे मजबूत सामग्री है। इसके बारे में अधिक जानकारी नीचे दी गई है।
• कार्बाइन एलोट्रोपिक कार्बन का एक रैखिक बहुलक है, जिससे अति पतली (1 परमाणु) और अति मजबूत ट्यूब बनाई जाती हैं। कब काकोई भी 100 परमाणुओं से अधिक लंबी ऐसी ट्यूब नहीं बना पाया है। लेकिन वियना विश्वविद्यालय के ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक इस बाधा को पार करने में कामयाब रहे। इसके अलावा, यदि पहले कार्बाइन को कम मात्रा में संश्लेषित किया जाता था और यह बहुत महंगा था, तो आज इसे टन में संश्लेषित करना संभव है। इससे अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी आदि के लिए नए क्षितिज खुलते हैं।
• एल्बोर (किंग्सॉन्गाइट, क्यूबोनाइट, बोराज़ोन) एक नैनो-इंजीनियर्ड यौगिक है जिसका आज धातु प्रसंस्करण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कठोरता - 108 GPa.

• फुलेराइट पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ है, मनुष्य को ज्ञात हैआज। इसकी 310 GPa की ताकत इस तथ्य से सुनिश्चित होती है कि इसमें व्यक्तिगत परमाणु नहीं, बल्कि अणु होते हैं। ये क्रिस्टल हीरे को आसानी से उसी तरह खरोंच देंगे जैसे चाकू मक्खन को खरोंच देता है।

इंसान के हाथों का चमत्कार

ग्राफीन कार्बन के एलोट्रोपिक संशोधनों पर आधारित मानव जाति का एक और आविष्कार है। देखने में - पतली फिल्मएक परमाणु मोटा, लेकिन असाधारण लचीलेपन के साथ स्टील से 200 गुना अधिक मजबूत।

ग्राफीन के बारे में वे कहते हैं कि इसे छेदने के लिए पेंसिल की नोक पर एक हाथी होना चाहिए। इसके अलावा, इसकी विद्युत चालकता कंप्यूटर चिप्स में सिलिकॉन की तुलना में 100 गुना अधिक है। शीघ्र ही वह प्रयोगशाला छोड़कर प्रयोगशाला में प्रवेश करेगा दैनिक जीवनजैसा सौर पेनल्स, सेल फोन और आधुनिक कंप्यूटर चिप्स।

प्रकृति में विसंगतियों के दो अत्यंत दुर्लभ परिणाम

प्रकृति में बहुत ही दुर्लभ यौगिक पाए जाते हैं जिनमें अविश्वसनीय ताकत होती है।

• बोरोन नाइट्राइड एक ऐसा पदार्थ है जिसके क्रिस्टल में एक विशिष्ट वर्टज़ाइट आकार होता है। भार के अनुप्रयोग के साथ, परमाणुओं के बीच संबंध स्थापित होते हैं क्रिस्टल लैटिसपुनर्वितरित, शक्ति में 75% की वृद्धि। कठोरता सूचकांक - 114 जीपीए। यह पदार्थ ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान बनता है, प्रकृति में इसकी मात्रा बहुत कम है।
• लोन्सडेलाइट (मुख्य फोटो में) एलोट्रोपिक कार्बन का एक यौगिक है। यह सामग्री एक उल्कापिंड क्रेटर में खोजी गई थी और माना जाता है कि इसका निर्माण विस्फोटक परिस्थितियों में ग्रेफाइट से हुआ था। कठोरता सूचकांक - 152 जीपीए। प्रकृति में बहुत कम पाया जाता है।

वन्य जीवन के चमत्कार

हमारे ग्रह पर जीवित प्राणियों में से कुछ ऐसे भी हैं जिनके पास कुछ बहुत खास है।

• कैरोस्ट्रिस डार्विनी का वेब। डार्विन की मकड़ी जो धागा बनाती है वह स्टील से भी अधिक मजबूत और केवलर से भी सख्त होता है। यह वह वेब था जिसका उपयोग नासा के वैज्ञानिकों ने अंतरिक्ष सुरक्षा सूट विकसित करते समय किया था।
• लिम्पेट मोलस्क के दांत - उनकी रेशेदार संरचना का अध्ययन आज बायोनिक्स द्वारा किया जा रहा है। वे इतने मजबूत हैं कि वे मोलस्क को पत्थर में उग आए शैवाल को फाड़ने की अनुमति देते हैं।

लौह सन्टी

प्रकृति का एक और चमत्कार श्मिट बर्च है। इसकी लकड़ी जैविक रूप से सबसे कठोर होती है। यह सुदूर पूर्व में केड्रोवाया पैड प्रकृति अभ्यारण्य में उगता है और रेड बुक में सूचीबद्ध है। लोहे और कच्चे लोहे के बराबर ताकत। लेकिन साथ ही यह संक्षारण और सड़न के अधीन नहीं है।

लकड़ी का व्यापक उपयोग, जिसे गोलियाँ भी भेद नहीं सकती, उसकी असाधारण दुर्लभता के कारण बाधित है।

धातुओं में सबसे कठोर

यह एक नीली-सफ़ेद धातु है - क्रोम। लेकिन इसकी ताकत इसकी शुद्धता पर निर्भर करती है. प्रकृति में इसमें 0.02% होता है, जो इतना कम नहीं है। इसे सिलिकेट चट्टानों से निकाला जाता है चट्टानों. पृथ्वी पर गिरने वाले उल्कापिंडों में भी काफी मात्रा में क्रोमियम होता है।

यह संक्षारण प्रतिरोधी, गर्मी प्रतिरोधी और दुर्दम्य है। क्रोमियम कई मिश्र धातुओं (क्रोमियम स्टील, नाइक्रोम) का हिस्सा है, जिनका व्यापक रूप से उद्योग और जंग-रोधी अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। सजावटी कोटिंग्स.

एक साथ हम मजबूत हैं

एक धातु अच्छी है, लेकिन कुछ संयोजनों में मिश्रधातु में अद्भुत गुण प्रदान करना संभव है।

टाइटेनियम और सोने का अल्ट्रा-मजबूत मिश्र धातु - एकमात्र मजबूत सामग्री, जो जीवित ऊतकों के साथ जैव अनुकूल पाया गया। बीटा-Ti3Au मिश्र धातु इतनी मजबूत है कि इसे मोर्टार में नहीं डाला जा सकता है। आज यह पहले से ही स्पष्ट है कि यह विभिन्न प्रत्यारोपणों, कृत्रिम जोड़ों और हड्डियों का भविष्य है। इसके अलावा, इसे ड्रिलिंग उत्पादन, विनिर्माण में लागू किया जा सकता है खेल सामग्रीऔर हमारे जीवन के कई अन्य क्षेत्रों में।

पैलेडियम, चांदी और कुछ मेटलॉयड के मिश्र धातु में समान गुण हो सकते हैं। कैलटेक इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक फिलहाल इस प्रोजेक्ट पर काम कर रहे हैं।

भविष्य 20 डॉलर प्रति स्केन पर

सबसे कठिन सामग्री कौन सी है जिसे कोई भी औसत व्यक्ति आज खरीद सकता है? मात्र 20 डॉलर में आप 6 मीटर ब्रायोन टेप खरीद सकते हैं। 2017 से, यह निर्माता डस्टिन मैकविलियम्स से बिक्री पर चला गया है। रासायनिक संरचनाऔर उत्पादन विधि को पूरी तरह से गुप्त रखा जाता है, लेकिन इसकी गुणवत्ता अद्भुत है।

टेप से बिल्कुल कुछ भी सुरक्षित किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको इसे बांधे जाने वाले भागों के चारों ओर लपेटना होगा, इसे एक नियमित लाइटर से गर्म करना होगा और इसे एक प्लास्टिक संरचना देनी होगी आवश्यक प्रपत्रऔर यह सबकुछ है। ठंडा होने के बाद जोड़ 1 टन का भार झेल सकेगा।

सख्त भी और मुलायम भी

2017 में, एक अद्भुत सामग्री के निर्माण के बारे में जानकारी सामने आई - एक ही समय में सबसे कठोर और सबसे नरम। इस मेटामटेरियल का आविष्कार मिशिगन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने किया था। वे यह सीखने में कामयाब रहे कि सामग्री की संरचना को कैसे नियंत्रित किया जाए और इसे विभिन्न गुणों का प्रदर्शन कराया जाए।

उदाहरण के लिए, जब कारों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, तो चलते समय शरीर कठोर होगा, और टक्कर में नरम होगा। शरीर संपर्क ऊर्जा को अवशोषित करता है और यात्री की रक्षा करता है।