rumah · Jaringan · Bahan yang mudah dan... Bahan paling ringan di dunia. Logam yang paling keras

Bahan yang mudah dan... Bahan paling ringan di dunia. Logam yang paling keras

Osmium saat ini didefinisikan sebagai zat terberat di planet ini. Satu sentimeter kubik zat ini beratnya 22,6 gram. Ditemukan pada tahun 1804 oleh ahli kimia Inggris Smithson Tennant, ketika emas dilarutkan dalam tabung reaksi, endapannya tetap ada. Hal ini terjadi karena kekhasan osmium, yaitu tidak larut dalam basa dan asam.

Unsur terberat di planet ini

Ini adalah bubuk logam berwarna putih kebiruan. Ia terdapat di alam dalam tujuh isotop, enam di antaranya stabil dan satu tidak stabil. Ini sedikit lebih padat dari iridium, yang memiliki kepadatan 22,4 gram per sentimeter kubik. Dari material yang ditemukan hingga saat ini, zat terberat di dunia adalah osmium.

Itu milik kelompok lantanum, yttrium, skandium dan lantanida lainnya.

Lebih mahal dari emas dan berlian

Sangat sedikit yang ditambang, sekitar sepuluh ribu kilogram per tahun. Bahkan sumber osmium terbesar, deposit Dzhezkazgan, mengandung sekitar tiga per sepuluh juta bagian. Nilai pasar logam langka di dunia ini mencapai sekitar 200 ribu dolar per gram. Apalagi kemurnian maksimum unsur selama proses pemurnian adalah sekitar tujuh puluh persen.

Meski laboratorium Rusia berhasil memperoleh kemurnian 90,4 persen, jumlah logamnya tidak melebihi beberapa miligram.

Kepadatan materi di luar planet Bumi

Osmium tidak diragukan lagi merupakan pemimpin unsur terberat di planet kita. Namun jika kita mengalihkan pandangan kita ke luar angkasa, maka perhatian kita akan mengungkap banyak zat yang lebih berat daripada “raja” unsur berat kita.

Faktanya, kondisi di Alam Semesta agak berbeda dengan di Bumi. Gravitasi rangkaian ini begitu besar sehingga substansinya menjadi sangat padat.

Jika kita memperhatikan struktur atom, kita akan menemukan bahwa jarak di dunia antar atom mirip dengan ruang yang kita lihat. Dimana planet, bintang dan lain-lain berada pada jarak yang cukup jauh. Sisanya ditempati oleh kekosongan. Inilah struktur yang dimiliki atom, dan dengan gravitasi yang kuat, jarak ini berkurang cukup signifikan. Hingga “menekan” beberapa partikel elementer menjadi partikel elementer lainnya.

Bintang neutron adalah objek luar angkasa yang sangat padat

Dengan menelusuri lebih jauh dari Bumi, kita mungkin menemukan materi terberat di luar angkasa pada bintang neutron.

Ini adalah penghuni luar angkasa yang cukup unik, salah satu kemungkinan jenis evolusi bintang. Diameter benda-benda tersebut berkisar antara 10 hingga 200 kilometer, dengan massa sama dengan Matahari kita atau 2-3 kali lebih besar.

Badan kosmik ini sebagian besar terdiri dari inti neutron, yang terdiri dari neutron yang mengalir. Meskipun menurut asumsi beberapa ilmuwan, hal itu seharusnya masuk keadaan padat, tidak ada informasi terpercaya yang tersedia saat ini. Namun, diketahui bahwa bintang neutronlah yang, setelah mencapai batas kompresinya, kemudian berubah menjadi pelepasan energi yang sangat besar, sekitar 10 43 -10 45 joule.

Kepadatan bintang semacam itu sebanding, misalnya, dengan berat Gunung Everest yang ditempatkan di dalamnya Kotak korek api. Ini berarti ratusan miliar ton dalam satu milimeter kubik. Misalnya, untuk memperjelas seberapa tinggi kepadatan materi, mari kita ambil planet kita yang bermassa 5,9 × 1024 kg dan “mengubahnya” menjadi bintang neutron.

Alhasil, kepadatannya pun sama bintang neutron, perlu diperkecil menjadi seukuran apel biasa, dengan diameter 7-10 sentimeter. Kepadatan objek bintang unik meningkat seiring Anda bergerak menuju pusatnya.

Lapisan dan kepadatan materi

Lapisan luar bintang direpresentasikan dalam bentuk magnetosfer. Tepat di bawahnya, massa jenis zat tersebut sudah mencapai sekitar satu ton per sentimeter kubik. Mengingat pengetahuan kita tentang Bumi, saat ini, ini adalah zat terberat dari unsur-unsur yang ditemukan. Tapi jangan terburu-buru mengambil kesimpulan.

Mari lanjutkan penelitian kita pada bintang-bintang unik. Mereka juga disebut pulsar karena kecepatan rotasinya yang tinggi pada porosnya. Indikator untuk berbagai objek ini berkisar dari beberapa puluh hingga ratusan putaran per detik.

Mari kita melangkah lebih jauh dalam studi tentang benda-benda kosmik superpadat. Diikuti oleh lapisan yang memiliki karakteristik logam, namun kemungkinan besar memiliki perilaku dan struktur yang serupa. Kristal jauh lebih kecil daripada yang kita lihat pada kisi kristal zat-zat duniawi. Untuk membuat garis kristal berukuran 1 sentimeter, Anda perlu menyusun lebih dari 10 miliar elemen. Kepadatan di lapisan ini satu juta kali lebih tinggi dibandingkan di lapisan luar. Ini bukanlah materi terberat di bintang. Berikutnya adalah lapisan yang kaya akan neutron, yang kepadatannya seribu kali lebih tinggi dari lapisan sebelumnya.

Inti bintang neutron dan kepadatannya

Di bawah adalah inti, di sinilah kepadatan mencapai maksimum - dua kali lebih tinggi dari lapisan di atasnya. Masalah inti benda angkasa terdiri dari semua partikel elementer yang diketahui fisika. Dengan ini, kita telah mencapai akhir perjalanan menuju inti bintang untuk mencari zat terberat di luar angkasa.

Misi mencari zat dengan kepadatan unik di Alam Semesta tampaknya telah selesai. Namun luar angkasa penuh dengan misteri dan fenomena, bintang, fakta, dan pola yang belum ditemukan.

Lubang hitam di Alam Semesta

Anda harus memperhatikan apa yang sudah buka hari ini. Ini adalah lubang hitam. Mungkin inilah orang-orangnya benda misterius mungkin ada yang berpendapat bahwa materi terberat di alam semesta adalah komponennya. Perhatikan bahwa gravitasi lubang hitam begitu kuat sehingga cahaya tidak bisa lepas.

Menurut para ilmuwan, materi yang ditarik ke dalam wilayah ruang-waktu menjadi sangat padat sehingga terjadi ruang di antaranya partikel elementer tidak tersisa.

Sayangnya, di luar cakrawala peristiwa (yang disebut batas di mana cahaya dan benda apa pun, di bawah pengaruh gravitasi, tidak dapat keluar lubang hitam) tebakan dan asumsi tidak langsung kami berdasarkan emisi fluks partikel mengikuti.

Sejumlah ilmuwan berpendapat bahwa ruang dan waktu bercampur di luar cakrawala peristiwa. Ada pendapat bahwa mereka mungkin merupakan “jalan” ke alam semesta lain. Barangkali hal ini benar, meskipun sangat mungkin bahwa di luar batasan ini akan terbuka ruang lain dengan undang-undang yang benar-benar baru. Suatu area di mana waktu bertukar “tempat” dengan ruang. Lokasi masa depan dan masa lalu ditentukan hanya oleh pilihan berikut ini. Seperti pilihan kita ke kanan atau ke kiri.

Ada kemungkinan bahwa ada peradaban di alam semesta yang telah menguasai perjalanan waktu melalui lubang hitam. Mungkin di masa depan orang-orang dari planet Bumi akan menemukan rahasia perjalanan melintasi waktu.

Paling bahan ringan di dunia 8 Januari 2014

Jika Anda mengikuti berita terbaru di dunia teknologi modern, maka materi ini tidak akan menjadi berita besar bagi Anda. Namun, ada baiknya untuk melihat lebih dekat materi paling ringan di dunia dan mempelajari beberapa detail lebih lanjut.

Kurang dari setahun yang lalu, predikat material paling ringan di dunia diberikan kepada material bernama aerographite. Namun material ini tidak mampu bertahan lama di telapak tangan; baru-baru ini diambil alih oleh material karbon lain yang disebut graphene aerogel. Dibuat oleh tim peneliti dari laboratorium Departemen Sains dan Teknologi Polimer Universitas Zhejiang yang dipimpin oleh Profesor Gao Chao, aerogel graphene ultra-ringan memiliki kepadatan sedikit lebih rendah dibandingkan gas helium dan sedikit lebih tinggi dibandingkan gas hidrogen.

Aerogel, sebagai suatu kelas bahan, dikembangkan dan diproduksi pada tahun 1931 oleh insinyur dan ahli kimia Samuel Stephens Kistler. Sejak itu, para ilmuwan dari berbagai organisasi melakukan penelitian dan pengembangan bahan-bahan tersebut, meskipun nilainya meragukan untuk penggunaan praktis. Aerogel yang terdiri dari tabung nano karbon berdinding banyak, disebut “asap beku” dan memiliki kepadatan 4 mg/cm3, kehilangan gelar sebagai yang paling banyak. bahan ringan pada tahun 2011, yang dipindahkan ke material mikrokisi logam yang memiliki kepadatan 0,9 mG/cm3. Dan setahun kemudian, gelar material paling ringan diberikan kepada material karbon bernama aerographite, yang massa jenisnya 0,18 mg/cm3.

Pemegang gelar material paling ringan baru, graphene aerogel, yang dibuat oleh tim Profesor Chao, memiliki kepadatan 0,16 mg/cm3. Untuk menciptakan bahan yang begitu ringan, para ilmuwan menggunakan salah satu bahan yang paling menakjubkan dan bahan tipis hari ini - graphene. Menggunakan pengalaman mereka dalam menciptakan bahan mikroskopis seperti serat graphene "satu dimensi" dan pita graphene dua dimensi, tim memutuskan untuk menambahkan dimensi lain ke dua dimensi graphene dan membuat bahan graphene berpori massal.

Alih-alih metode pembuatan templat yang menggunakan bahan pelarut dan biasanya digunakan untuk membuat berbagai aerogel, para ilmuwan Tiongkok menggunakan metode pengeringan beku. Pengeringan beku larutan cooloid yang terdiri dari pengisi cair dan partikel graphene, memungkinkan terciptanya spons berpori berbasis karbon, yang bentuknya hampir sepenuhnya mengulangi bentuk yang diberikan.

“Tidak perlu menggunakan templat; ukuran dan bentuk bahan karbon ultra-ringan yang kami buat hanya bergantung pada bentuk dan ukuran wadahnya,” kata Profesor Chao. “Jumlah aerogel yang dihasilkan hanya bergantung pada ukuran aerogel. wadahnya, yang volumenya bisa mencapai ribuan sentimeter kubik.”

Aerogel graphene yang dihasilkan adalah bahan yang sangat kuat dan elastis. Ia dapat menyerap bahan organik, termasuk minyak, yang beratnya mencapai 900 kali beratnya sendiri dengan tingkat penyerapan yang tinggi. Satu gram aerogel menyerap 68,8 gram minyak hanya dalam satu detik, menjadikannya bahan yang menarik untuk digunakan sebagai penyerap minyak laut dan produk minyak bumi.

Selain berfungsi sebagai penyerap minyak, graphene aerogel memiliki potensi untuk digunakan dalam sistem penyimpanan energi, sebagai katalis untuk reaksi kimia tertentu, dan sebagai pengisi material komposit kompleks.

24 Oktober 2013

Semakin ringan semakin baik?

Banyak orang sejak kecil mengingat teka-teki tentang apa yang lebih berat dari satu kilogram bulu atau satu kilogram timah. Dan banyak yang bilang satu kilogram timah lebih berat. Bagi manusia, bulu halus, kelopak bunga, dan dandelion tampak seperti sesuatu yang ringan.

Hal yang dangkal saat ini seperti aluminium tampaknya merupakan penemuan yang luar biasa bagi para ilmuwan abad ke-19. Banyak dari mereka memimpikan perumahan bagi semua orang yang kurang beruntung yang terbuat dari logam ringan dan tahan lama ini. Para ilmuwan di seluruh dunia selalu tertarik untuk menciptakan material paling ringan yang dapat diangkut tanpa masalah.

Oleh karena itu, umat manusia berusaha mendekatkan diri pada prinsip ketuhanan, membubung tinggi, dan mendekati sumber utama segala sesuatu. Bagaimana mungkin seseorang tidak mengingat dongeng tentang topi tembus pandang - mungkin pikiran ilmiah masih terkesan dengan buku anak-anak?

Penggunaan bahan yang paling ringan

Namun sisi liris selalu memiliki sisi negatifnya, sisi praktis. Bahan yang paling ringan adalah salah satu permasalahan dan tantangan yang paling signifikan ilmu pengetahuan modern, dan khususnya – teknologi nano. Bahan-bahan tersebut diperlukan untuk industri luar angkasa dan militer, produksi komputer berdasarkan prosesor terbaru, dalam transplantasi dan banyak bidang aktivitas manusia lainnya.

Untuk waktu yang lama, busa polistiren dianggap sebagai salah satu bahan paling ringan yang dibuat manusia. Ini merupakan produk golongan plastik busa yang terbuat dari bahan polystyrene beserta turunannya. Sulit dibayangkan, namun bahan ini terdiri dari 98% udara dan hanya 2% yang tersisa sebagai polistiren itu sendiri.

Namun, kehidupan tidak berhenti, dan para ilmuwan terhormat (bagaimanapun juga, orang-orang yang gelisah) terus saling mendorong untuk mencari zat baru yang bahkan lebih ringan. Oleh karena itu, baru-baru ini seluruh komunitas ilmiah sedang heboh dengan penemuan baru di bidang ini bahan berat.

udara beku

Zat baru ini disebut “aerogel”, yang dalam bahasa Rusia terdengar seperti “udara beku” atau “asap beku”. Memang, zat ini dalam penampakannya sangat mirip dengan asap, yang seolah-olah atas permintaan seniman gila, entah kenapa berpindah dari kanvas ke dunia nyata.

Bahan berpori dengan warna kebiruan ini menyerupai busa atau busa cukur yang agak mengeras. Salah satu sifat unik utama dari bahan ini adalah kemampuannya menahan beban yang dapat melebihi beratnya sendiri lebih dari 2000 kali lipat! Hal ini mengingat aerogel terdiri dari 9,8% udara.

Selain itu, bahan ini merupakan insulator panas yang sangat baik, hampir 40 kali lebih unggul dari isolasi fiberglass, sehingga aerogel sudah digunakan dalam industri dirgantara. Selain tinggi karakteristik isolasi termal Bahan ini praktis kedap suara dan mampu menahan suhu paling ekstrem, serta benturan keras.

Dalam praktiknya, pelindung tubuh berbahan aerogel setebal 1 cm akan mampu melindungi pemakainya dari ledakan satu kilogram dinamit. Namun daftar yang disebut “bahan ringan” tidak berakhir di situ. Ilmuwan Tiongkok berhasil menciptakan bahan yang sangat ringan sehingga bisa diletakkan di kelopak bunga.

Sepotong bulu yang dapat menopang seekor gajah

Thumbelina, dibandingkan dengan zat yang disebut graphene, hanyalah “sapi gemuk”. Graphene hanya dua kali lebih berat dari yang paling sederhana unsur kimia hidrogen dan kurang padat dibandingkan helium. Namun, meski ringan dan lapang, bahan ini sangat tahan lama.

Tebal satu lembar kantong plastik mampu menahan beban seekor gajah. Untuk mendapatkan tumpukan setebal 1 mm, dibutuhkan tiga juta lembar graphene. Selain itu, graphene memiliki sifat penyerapan yang luar biasa - hingga 900 kali beratnya setara minyak.

Selain itu, “bahan pintar” ini menyerap minyak, bukan air, sehingga menjadikannya sangat menjanjikan dalam membersihkan planet ini dari tumpahan minyak. Selain semua hal di atas, graphene sangat fleksibel sehingga dapat dengan mudah diregangkan sebesar 20%. Namun, eksperimen untuk menciptakan material ultra-ringan baru terus berlanjut.

Praktek menunjukkan bahwa dalam waktu dekat, penemuan yang lebih luar biasa menanti umat manusia. Mungkin dalam waktu dekat, para pemikir ilmiah akan menyajikan kepada orang-orang sezamannya zat-zat yang terdiri dari 9,9% udara saja.

Dunia di sekitar kita masih penuh dengan banyak misteri, bahkan yang sudah lama diketahui ilmuwan fenomena dan substansinya tidak pernah berhenti membuat takjub dan gembira. Kami mengagumi warna-warna cerah, menikmati rasa dan menggunakan khasiat semua jenis zat yang membuat hidup kami lebih nyaman, aman, dan menyenangkan. Mencari yang paling dapat diandalkan dan bahan yang kuat manusia telah membuat banyak penemuan menarik, dan inilah pilihan dari 25 senyawa unik tersebut!

25. Berlian

Jika tidak semua orang, maka hampir semua orang mengetahui hal ini dengan pasti. Berlian bukan hanya salah satu yang paling dihormati batu mulia, tetapi juga salah satu mineral terkeras di Bumi. Pada skala Mohs (skala kekerasan yang menilai reaksi suatu mineral terhadap goresan), berlian tercantum pada baris 10. Ada total 10 posisi dalam skala, dan posisi ke 10 adalah derajat terakhir dan tersulit. Berlian sangat keras sehingga hanya bisa tergores oleh berlian lainnya.

24. Menangkap jaring laba-laba jenis Caerostris darwini


Foto: pixabay

Sulit dipercaya, tetapi jaring laba-laba Caerostris darwini (atau laba-laba Darwin) lebih kuat dari baja dan lebih keras dari Kevlar. Jaring ini telah diakui sebagai bahan biologis terkeras di dunia, meski kini sudah memiliki pesaing potensial, namun datanya belum bisa dipastikan. Serat laba-laba diuji karakteristiknya seperti putusnya regangan, kekuatan dampak, kekuatan tarik dan modulus Young (sifat suatu bahan untuk menahan regangan dan kompresi selama deformasi elastis), dan dalam semua indikator ini jaring menunjukkan dirinya dengan cara yang paling menakjubkan. Selain itu, jaring laba-laba Darwin sangat ringan. Misalnya, jika kita membungkus planet kita dengan serat Caerostris darwini, maka berat benang yang panjang tersebut hanya akan menjadi 500 gram. Jaringan yang panjang seperti itu tidak ada, tetapi perhitungan teoretisnya sungguh menakjubkan!

23. Aerografit


Foto: BrokenSphere

Busa sintetis ini adalah salah satu bahan berserat paling ringan di dunia, dan terdiri dari jaringan tabung karbon dengan diameter hanya beberapa mikron. Aerografit 75 kali lebih ringan dari busa, tetapi pada saat yang sama jauh lebih kuat dan fleksibel. Ini dapat dikompresi hingga 30 kali ukuran aslinya tanpa merusak strukturnya yang sangat elastis. Berkat sifat ini, busa airgrafit dapat menahan beban hingga 40.000 kali beratnya sendiri.

22. Kaca logam paladium


Foto: pixabay

Sebuah tim ilmuwan dari Institut Teknologi California (Berkeley Lab) telah mengembangkan jenis kaca metalik baru yang menggabungkan kombinasi kekuatan dan keuletan yang hampir ideal. Alasan keunikan material baru ini terletak pada kenyataan bahwa struktur kimianya berhasil menyembunyikan kerapuhan material kaca yang ada dan pada saat yang sama mempertahankan ambang batas daya tahan yang tinggi, yang pada akhirnya secara signifikan meningkatkan kekuatan lelah struktur sintetik ini.

21. Tungsten karbida


Foto: pixabay

Tungsten karbida luar biasa bahan keras dengan ketahanan aus yang tinggi. Dalam kondisi tertentu, sambungan ini dianggap sangat rapuh, namun pada beban berat menunjukkan sifat plastis yang unik, diwujudkan dalam bentuk pita slip. Berkat semua kualitas ini, tungsten karbida digunakan dalam pembuatan ujung penusuk lapis baja dan berbagai peralatan, termasuk semua jenis pemotong, cakram abrasif, bor, pemotong, mata bor, dan alat pemotong lainnya.

20. Silikon karbida


Foto: Tiia Monto

Silikon karbida merupakan salah satu bahan utama yang digunakan untuk produksi tank tempur. Senyawa ini dikenal karena biayanya yang rendah, sifat tahan api yang luar biasa, dan kekerasan yang tinggi, oleh karena itu sering digunakan dalam pembuatan peralatan atau perlengkapan yang harus menangkis peluru, memotong atau menggiling lainnya. bahan tahan lama. Silikon karbida menghasilkan bahan abrasif, semikonduktor, dan bahkan sisipan yang sangat baik Perhiasan meniru berlian.

19. Boron nitrida kubik


Foto: wikimedia commons

Boron nitrida kubik adalah bahan super keras, kekerasannya mirip dengan berlian, tetapi juga memiliki sejumlah keunggulan khas - tahan suhu tinggi dan ketahanan terhadap bahan kimia. Boron nitrida kubik tidak larut dalam besi dan nikel bahkan ketika terkena suhu tinggi, sedangkan berlian dalam kondisi yang sama masuk reaksi kimia cukup cepat. Hal ini sebenarnya bermanfaat untuk penggunaannya pada alat gerinda industri.

18. Polietilen dengan berat molekul sangat tinggi kepadatan tinggi(UHMWPE), merek serat "Dyneema"


Foto: Justsail

Polietilen modulus tinggi memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi, koefisien gesekan yang rendah, dan ketangguhan patah yang tinggi (keandalan suhu rendah). Saat ini ia dianggap sebagai zat berserat terkuat di dunia. Hal yang paling menakjubkan tentang polietilen ini adalah lebih ringan dari air dan sekaligus dapat menghentikan peluru! Kabel dan tali yang terbuat dari serat Dyneema tidak tenggelam dalam air, tidak memerlukan pelumasan dan tidak berubah sifatnya saat basah, yang sangat penting untuk pembuatan kapal.

17. Paduan titanium


Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)

Paduan titanium sangat ulet dan menunjukkan kekuatan luar biasa saat diregangkan. Selain itu, mereka memiliki ketahanan panas dan ketahanan korosi yang tinggi, yang membuatnya sangat berguna di berbagai bidang seperti manufaktur pesawat terbang, peroketan, pembuatan kapal, kimia, makanan, dan teknik transportasi.

16. Paduan logam cair


Foto: pixabay

Dikembangkan pada tahun 2003 di California Institute of Technology, material ini terkenal dengan kekuatan dan daya tahannya. Nama senyawa dikaitkan dengan sesuatu yang rapuh dan cair, tetapi kapan suhu kamar sebenarnya sangat keras, tahan aus, tidak takut korosi, dan ketika dipanaskan, berubah seperti termoplastik. Area penerapan utama sejauh ini adalah dalam pembuatan jam tangan, tongkat golf, dan pelapis ponsel(Vertu, iPhone).

15. Nanoselulosa


Foto: pixabay

Nanoselulosa diisolasi dari serat kayu dan merupakan jenis baru bahan kayu, yang bahkan lebih kuat dari baja! Selain itu nanoselulosa juga lebih murah. Inovasi tersebut memiliki potensi besar dan di masa depan dapat bersaing secara serius dengan kaca dan serat karbon. Pengembang yakin materi ini akan segera digunakan sangat diminati dalam produksi baju besi militer, layar super fleksibel, filter, baterai fleksibel, aerogel penyerap, dan biofuel.

14. Gigi keong keong


Foto: pixabay

Sebelumnya kami telah memberi tahu Anda tentang jaring penangkap laba-laba Darwin, yang pernah dikenal sebagai bahan biologis terkuat di planet ini. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa keong adalah yang paling tahan lama diketahui ilmu pengetahuan zat biologis. Ya, gigi ini lebih kuat dari jaring Caerostris darwini. Dan ini tidak mengherankan, karena ukurannya kecil makhluk laut Mereka memakan alga yang tumbuh di permukaan bebatuan yang keras, dan untuk memisahkan makanan dari bebatuan, hewan ini harus bekerja keras. Para ilmuwan percaya bahwa di masa depan kita akan dapat menggunakan contoh struktur berserat dari gigi keong laut di industri teknik dan mulai membuat mobil, kapal, dan bahkan pesawat terbang. peningkatan kekuatan, terinspirasi dari contoh siput sederhana.

13. Maraging baja


Foto: pixabay

Baja maraging adalah paduan paduan tinggi berkekuatan tinggi dengan keuletan dan ketangguhan yang sangat baik. Bahan ini banyak digunakan dalam ilmu roket dan digunakan untuk membuat segala macam perkakas.

12. Osmium


Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru

Osmium adalah unsur yang sangat padat, dan karena kekerasan serta titik lelehnya yang tinggi, osmium sulit untuk dicairkan permesinan. Itulah sebabnya osmium digunakan di mana daya tahan dan kekuatan paling dihargai. Paduan osmium ditemukan dalam kontak listrik, peroketan, proyektil militer, implan bedah, dan banyak aplikasi lainnya.

11. Kevlar


Foto: wikimedia commons

Kevlar adalah serat berkekuatan tinggi yang dapat ditemukan pada ban mobil, bantalan rem, kabel, produk prostetik dan ortopedi, pelindung tubuh, kain. pakaian pelindung, pembuatan kapal dan bagian udara tak berawak pesawat terbang. Bahan ini hampir identik dengan kekuatan dan merupakan jenis plastik dengan kekuatan dan elastisitas yang sangat tinggi. Kekuatan tarik Kevlar 8 kali lebih tinggi dari kawat baja, dan mulai meleleh pada suhu 450℃.

10. Polietilen densitas tinggi dengan berat molekul sangat tinggi, merek serat Spectra


Foto: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons

UHMWPE pada dasarnya adalah plastik yang sangat tahan lama. Spectra, merek UHMWPE, merupakan serat ringan dengan ketahanan aus tertinggi, 10 kali lebih unggul dari baja dalam indikator ini. Seperti Kevlar, Spectra digunakan dalam pembuatan pelindung tubuh dan helm pelindung. Selain UHMWPE, merek Dynimo Spectrum juga populer di industri pembuatan kapal dan transportasi.

9. Grafena


Foto: pixabay

Graphene adalah modifikasi alotropik karbon, dan itu sel kristal Hanya setebal satu atom, ia sangat kuat hingga 200 kali lebih keras dari baja. Graphene terlihat seperti cling film, tetapi merobeknya hampir mustahil. Untuk menembus lembaran graphene, Anda harus memasukkan pensil ke dalamnya, di mana Anda harus menyeimbangkan beban yang menimbang seluruh bus sekolah. Semoga beruntung!

8. Kertas karbon nanotube


Foto: pixabay

Berkat nanoteknologi, para ilmuwan berhasil membuat kertas yang 50 ribu kali lebih tipis dari rambut manusia. Lembaran tabung nano karbon 10 kali lebih ringan dari baja, namun yang paling menakjubkan adalah lembaran tersebut 500 kali lebih kuat dari baja! Pelat nanotube makroskopis paling menjanjikan untuk pembuatan elektroda superkapasitor.

7. Jaringan mikro logam


Foto: pixabay

Ini adalah logam paling ringan di dunia! Microgrid logam adalah bahan berpori sintetis yang 100 kali lebih ringan dari busa. Tapi biarkan dia penampilan Jangan terkecoh, microgrid ini juga luar biasa kuatnya, sehingga memberikan potensi besar untuk digunakan di segala bidang teknik. Mereka dapat digunakan untuk membuat peredam kejut dan isolator termal yang sangat baik, dan kemampuan luar biasa Logam ini menyusut dan kembali ke keadaan semula, memungkinkannya digunakan untuk menyimpan energi. Kisi mikro logam juga aktif digunakan dalam produksi berbagai bagian untuk pesawat perusahaan Amerika Boeing.

6. Tabung nano karbon


Foto: Pengguna Mstroeck / en.wikipedia

Kita telah membicarakan di atas tentang pelat makroskopis ultra-kuat yang terbuat dari tabung nano karbon. Tapi bahan apa ini? Pada dasarnya ini adalah bidang graphene yang digulung menjadi tabung (titik ke-9). Hasilnya adalah material yang sangat ringan, tangguh, dan tahan lama dengan beragam aplikasi.

5. Airbrush


Foto: wikimedia commons

Juga dikenal sebagai graphene aerogel, bahan ini sangat ringan dan sekaligus kuat. Jenis gel baru sepenuhnya menggantikan fase cair dengan fase gas dan dicirikan oleh kekerasan yang sensasional, tahan panas, kepadatan rendah, dan konduktivitas termal rendah. Hebatnya, graphene aerogel 7 kali lebih ringan dari udara! Senyawa unik tersebut mampu mengembalikan bentuk aslinya bahkan setelah kompresi 90% dan mampu menyerap minyak dalam jumlah 900 kali lipat berat airgraphene yang digunakan untuk penyerapan. Mungkin di masa depan, kelas materi ini akan membantu memerangi hal tersebut bencana lingkungan seperti tumpahan minyak.

4. Materi tanpa judul, dikembangkan oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT)


Foto: pixabay

Saat Anda membaca ini, tim ilmuwan dari MIT sedang berupaya meningkatkan sifat graphene. Para peneliti menyatakan mereka telah berhasil mengubah struktur dua dimensi material ini menjadi tiga dimensi. Zat graphene baru ini belum mendapatkan namanya, namun diketahui bahwa massa jenisnya 20 kali lebih kecil dari baja, dan kekuatannya 10 kali lebih tinggi dari baja.

3. Karbin


Foto: Smokefoot

Meskipun hanya rantai atom karbon linier, carbyne memiliki kekuatan tarik 2 kali lipat dari graphene dan 3 kali lebih keras dari berlian!

2. Modifikasi boron nitrida wurtzite


Foto: pixabay

Bahan alami yang baru ditemukan ini terbentuk selama letusan gunung berapi dan 18% lebih keras dari berlian. Namun, ini lebih unggul dari berlian dalam beberapa parameter lainnya. Wurtzite boron nitrida adalah satu dari hanya 2 bahan alami yang ditemukan di bumi yang lebih keras dari berlian. Masalahnya adalah jumlah nitrida seperti itu sangat sedikit di alam, sehingga tidak mudah untuk dipelajari atau diterapkan dalam praktik.

1. Lonsdaleit


Foto: pixabay

Juga dikenal sebagai berlian heksagonal, lonsdaleite terdiri dari atom karbon, tetapi dalam modifikasi ini atom-atomnya disusun sedikit berbeda. Seperti wurtzite boron nitride, lonsdaleite adalah bahan alami yang kekerasannya lebih unggul dari berlian. Terlebih lagi, mineral menakjubkan ini 58% lebih keras dari berlian! Seperti wurtzite boron nitrida, senyawa ini sangat langka. Terkadang lonsdaleite terbentuk akibat tumbukan meteorit yang mengandung grafit dengan Bumi.

Tahukah Anda material apa di planet kita yang dianggap paling kuat? Kita semua tahu dari sekolah bahwa berlian adalah mineral terkuat, tetapi jauh dari kata terkuat.

Kekerasan bukanlah sifat utama yang menjadi ciri materi. Beberapa sifat dapat mencegah goresan, sementara sifat lainnya dapat meningkatkan elastisitas. Ingin tahu lebih banyak? Berikut adalah rating material yang akan sangat sulit dihancurkan.

Berlian dengan segala kemuliaannya

Sebuah contoh klasik tentang kekuatan, tersangkut di buku teks dan kepala. Kekerasannya berarti tahan gores. Pada skala Mohs (skala kualitatif yang mengukur ketahanan berbagai mineral), berlian mendapat skor 10 (skalanya berkisar dari 1 hingga 10, dengan 10 sebagai zat yang paling keras). Berlian sangat keras sehingga berlian lain harus digunakan untuk memotongnya.

Jaring yang dapat menghentikan airbus

Sering disebut sebagai bahan biologis paling kompleks di dunia (walaupun klaim ini kini dibantah oleh para penemunya), jaring Darwin lebih kuat dari baja dan memiliki kekakuan yang lebih besar daripada Kevlar. Bobotnya pun tak kalah luar biasa: seutas benang yang cukup panjang untuk mengelilingi Bumi hanya berbobot 0,5 kg.

Aerographite dalam paket reguler

Busa sintetis ini adalah salah satu yang paling ringan bahan bangunan Di dalam dunia. Aerografit sekitar 75 kali lebih ringan dari busa polistiren (tetapi jauh lebih kuat!). Bahan ini dapat dikompres hingga 30 kali ukuran aslinya tanpa merusak strukturnya. Lain poin yang menarik: Aerographite dapat menopang 40.000 kali beratnya sendiri.

Kaca saat uji tabrak

Zat ini dikembangkan oleh para ilmuwan di California. Kaca mikroalloy memiliki kombinasi kekakuan dan kekuatan yang hampir sempurna. Alasannya adalah struktur kimianya mengurangi kerapuhan kaca, namun tetap mempertahankan kekakuan paladium.

Bor tungsten

Tungsten karbida sangat keras dan memiliki kekakuan yang tinggi secara kualitatif, tetapi cukup rapuh dan mudah ditekuk.

Silikon karbida dalam bentuk kristal

Bahan ini digunakan untuk membuat baju besi untuk tank tempur. Faktanya, ini digunakan di hampir semua hal yang dapat melindungi dari peluru. Ia memiliki tingkat kekerasan Mohs 9 dan juga memiliki ekspansi termal yang rendah.

Struktur molekul boron nitrida

Sekuat intan, boron nitrida kubik memiliki satu keunggulan penting: tidak larut dalam nikel dan besi suhu tinggi. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mengolah unsur-unsur ini (berlian berbentuk nitrida dengan besi dan nikel pada suhu tinggi).

Kabel Dyneema

Dianggap sebagai serat terkuat di dunia. Anda mungkin terkejut dengan fakta ini: Dainima lebih ringan dari air, tapi bisa menghentikan peluru!

Tabung paduan

Paduan titanium sangat fleksibel dan memiliki kekuatan tarik yang sangat tinggi, namun tidak memiliki kekakuan yang sama dengan paduan baja.

Logam amorf mudah berubah bentuk

Liquidmetal dikembangkan oleh Caltech. Terlepas dari namanya, logam ini tidak cair dan pada suhu kamar memiliki tingkat kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi. Saat dipanaskan, paduan amorf dapat berubah bentuk.

Kertas di masa depan mungkin lebih keras daripada berlian

Penemuan terbaru ini dibuat dari pulp kayu, namun memiliki tingkat kekuatan yang lebih besar dari baja! Dan jauh lebih murah. Banyak ilmuwan menganggap nanoselulosa sebagai alternatif yang murah dibandingkan kaca paladium dan serat karbon.

cangkang piring

Kami telah menyebutkan sebelumnya bahwa laba-laba Darwin memintal benang dari beberapa bahan organik terkuat di Bumi. Meski demikian, gigi keong mas ternyata lebih kuat dari jaringnya. Gigi limpet sangat keras. Alasan dari karakteristik menakjubkan ini adalah tujuannya: mengumpulkan alga dari permukaan batu dan karang. Para ilmuwan percaya bahwa di masa depan kita dapat meniru struktur berserat gigi keong dan menggunakannya dalam industri otomotif, kapal laut, dan bahkan industri penerbangan.

Tahap roket yang banyak komponennya mengandung baja maraging

Zat ini memadukan kekuatan dan kekakuan tingkat tinggi tanpa kehilangan elastisitas. Paduan baja jenis ini digunakan dalam teknologi manufaktur dirgantara dan industri.

Kristal osmium

Osmium sangat padat. Ini digunakan dalam pembuatan hal-hal yang membutuhkan level tinggi kekuatan dan kekerasan (kontak listrik, gagang ujung, dll.).

Helm Kevlar menghentikan peluru

Digunakan dalam segala hal mulai dari drum hingga rompi antipeluru, Kevlar identik dengan ketangguhan. Kevlar merupakan salah satu jenis plastik yang mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Faktanya, jumlahnya sekitar 8 kali lebih besar dari itu kabel baja! Itu juga dapat menahan suhu sekitar 450℃.

Pipa spektrum

Polietilen berkinerja tinggi sungguh plastik tahan lama. Benang yang ringan dan kuat ini mampu menahan tegangan yang luar biasa dan sepuluh kali lebih kuat dari baja. Mirip dengan Kevlar, Spectra juga digunakan untuk rompi tahan balistik, helm, dan kendaraan lapis baja.

Layar graphene yang fleksibel

Selembar graphene (alotrop karbon) setebal satu atom 200 kali lebih kuat dari baja. Meskipun graphene terlihat seperti plastik, namun sungguh menakjubkan. Dibutuhkan bus sekolah yang menyeimbangkan pensil untuk menembusnya lembar standar A1 dari bahan ini!

Teknologi baru yang dapat merevolusi pemahaman kita tentang kekuatan

Nanoteknologi ini terbuat dari tabung karbon yang 50.000 kali lebih tipis dari rambut manusia. Ini menjelaskan mengapa baja ini 10 kali lebih ringan dari baja tetapi 500 kali lebih kuat.

paduan mikrolattice secara teratur digunakan di satelit

Logam paling ringan di dunia, kisi mikro logam juga merupakan salah satu bahan struktur paling ringan di Bumi. Beberapa ilmuwan mengklaim bahwa busa ini 100 kali lebih ringan dari busa polistiren! Bahan berpori namun sangat kuat, digunakan di banyak bidang teknologi. Boeing telah menyebutkan penggunaannya di pesawat, terutama di lantai, kursi, dan dinding.

model tabung nano

Karbon nanotube (CNT) dapat digambarkan sebagai “serat berongga silinder mulus” yang terdiri dari lembaran molekul grafit murni yang digulung. Hasilnya adalah bahan yang sangat ringan. Pada skala nano, tabung nano karbon memiliki kekuatan 200 kali lipat dari baja.

Airbrush yang fantastis bahkan sulit untuk dijelaskan!

Juga dikenal sebagai graphene aerogel. Bayangkan kekuatan graphene dipadukan dengan bobot ringan yang tak terbayangkan. Aerogel 7 kali lebih ringan dari udara! Bahan luar biasa ini dapat pulih sepenuhnya dari kompresi lebih dari 90% dan dapat menyerap minyak hingga 900 kali beratnya. Bahan ini diharapkan dapat digunakan untuk membersihkan tumpahan minyak.

Gedung Utama Politeknik Massachusetts

Pada saat tulisan ini dibuat, para ilmuwan di MIT yakin mereka telah menemukan rahasia untuk memaksimalkan kekuatan 2D graphene dalam 3D. Bahannya yang belum disebutkan namanya mungkin memiliki kepadatan sekitar 5% baja, tetapi kekuatannya 10 kali lipat.

Struktur molekul karbina

Meskipun merupakan rantai atom tunggal, carbyne memiliki kekuatan tarik dua kali lipat dari graphene dan tiga kali lipat kekakuan berlian.

tempat lahirnya boron nitrida

Bahan alami ini diproduksi di kawah gunung berapi aktif dan 18% lebih kuat dari berlian. Ini adalah salah satu dari dua zat alami yang saat ini ditemukan lebih keras daripada berlian. Masalahnya adalah kandungan zat ini tidak banyak, dan sekarang sulit untuk mengatakan dengan pasti apakah pernyataan ini 100% benar.

Meteorit adalah sumber utama lonsdaleite

Juga dikenal sebagai berlian heksagonal, zat ini terdiri dari atom karbon, tetapi susunannya berbeda. Bersama dengan wurtzite boron nitride, ini adalah salah satu dari dua bahan alami yang lebih keras dari berlian. Faktanya, Lonsdaleite 58% lebih keras! Namun, seperti zat sebelumnya, zat ini ditemukan dalam volume yang relatif kecil. Kadang-kadang terjadi ketika meteorit grafit bertabrakan dengan planet Bumi.

Masa depan sudah dekat, sehingga pada akhir abad ke-21 kita dapat memperkirakan munculnya material ultra-kuat dan ultra-ringan yang akan menggantikan Kevlar dan berlian. Sementara itu, kita hanya bisa terkesima dengan perkembangan teknologi modern.