Kolay ve kolay olan malzeme... Dünyanın en hafif malzemesi. En sert metal
Osmiyum şu anda gezegendeki en ağır madde olarak tanımlanıyor. Bu maddenin sadece bir santimetreküpü 22,6 gram ağırlığındadır. 1804 yılında İngiliz kimyager Smithson Tennant tarafından keşfedildi; altın bir test tüpünde çözüldüğünde bir çökelti kaldı. Bu, osmiyumun özelliği nedeniyle oldu; alkaliler ve asitlerde çözünmez.
Gezegendeki en ağır element
Mavimsi beyaz metalik bir tozdur. Doğada altısı kararlı ve biri kararsız olmak üzere yedi izotop halinde bulunur. Yoğunluğu santimetreküp başına 22,4 gram olan iridyumdan biraz daha yoğundur. Bugüne kadar keşfedilen materyaller arasında dünyadaki en ağır madde osmiyumdur.
Lantan, itriyum, skandiyum ve diğer lantanitler grubuna aittir.
Altın ve elmastan daha pahalı
Çok az bir kısmı çıkarılıyor; yılda yaklaşık on bin kilogram. En büyük osmiyum kaynağı olan Dzhezkazgan yatağı bile yaklaşık on milyonda üç parça içeriyor. Dünyadaki nadir metalin piyasa değeri gram başına yaklaşık 200 bin dolara ulaşıyor. Ayrıca saflaştırma işlemi sırasında elementin maksimum saflığı yüzde yetmiş civarındadır.
Rus laboratuvarları yüzde 90,4 saflık elde etmeyi başarsa da metal miktarı birkaç miligramı geçemedi.
Dünya gezegeninin ötesindeki madde yoğunluğu
Osmiyum şüphesiz gezegenimizdeki en ağır elementlerin lideridir. Ancak bakışımızı uzaya çevirirsek, dikkatimiz ağır elementlerin “kralımız”dan daha ağır birçok maddeyi ortaya çıkaracaktır.
Gerçek şu ki, Evrende Dünya'dakinden biraz farklı koşullar var. Serinin yerçekimi o kadar büyüktür ki madde inanılmaz derecede yoğunlaşır.
Atomun yapısını düşünürsek atomlar arası dünyadaki mesafelerin bir bakıma gördüğümüz uzayı anımsattığını görürüz. Gezegenlerin, yıldızların ve diğerlerinin oldukça uzak mesafede olduğu yer. Gerisi boşluk tarafından işgal edilmiştir. Bu tam olarak atomların sahip olduğu yapıdır ve güçlü yerçekimi ile bu mesafe oldukça önemli ölçüde azalır. Bazı temel parçacıkların diğerlerine "bastırılmasına" kadar.
Nötron yıldızları süper yoğun uzay nesneleridir
Dünyamızın ötesini araştırarak uzaydaki en ağır maddeyi nötron yıldızlarında bulabiliriz.
Bunlar, olası yıldız evrimi türlerinden biri olan oldukça benzersiz uzay sakinleridir. Bu tür nesnelerin çapı 10 ila 200 kilometre arasında değişmekte olup, kütlesi Güneşimize eşit veya 2-3 kat daha fazladır.
Bu kozmik cisim esas olarak akan nötronlardan oluşan bir nötron çekirdeğinden oluşur. Her ne kadar bazı bilim adamlarının varsayımlarına göre katı hal Bugün güvenilir bir bilgi mevcut değil. Bununla birlikte, sıkıştırma sınırına ulaştıktan sonra 10 43 -10 45 jul mertebesinde muazzam bir enerji salınımına dönüşenlerin nötron yıldızları olduğu bilinmektedir.
Böyle bir yıldızın yoğunluğu, örneğin Everest Dağı'nın ağırlığıyla karşılaştırılabilir. Kibrit kutusu. Bu, bir milimetreküpte yüz milyarlarca tondur. Örneğin madde yoğunluğunun ne kadar yüksek olduğunu daha net anlatmak için kütlesi 5,9 × 1024 kg olan gezegenimizi ele alalım ve onu bir nötron yıldızına “çevirelim”.
Sonuç olarak yoğunluğu eşitlemek için nötron yıldızı 7-10 santimetre çapında sıradan bir elma boyutuna küçültülmesi gerekiyor. Merkeze doğru ilerledikçe benzersiz yıldız nesnelerinin yoğunluğu artar.
Katmanlar ve maddenin yoğunluğu
Yıldızın dış katmanı manyetosfer şeklinde temsil edilir. Hemen altında, maddenin yoğunluğu zaten santimetre küp başına yaklaşık bir tona ulaşıyor. Şu anda Dünya hakkındaki bilgilerimize göre, keşfedilen elementlerin en ağır maddesi bu. Ancak sonuçlara varmak için acele etmeyin.
Eşsiz yıldızlarla ilgili araştırmamıza devam edelim. Eksenleri etrafında dönme hızlarının yüksek olması nedeniyle pulsar olarak da adlandırılırlar. Çeşitli nesneler için bu gösterge saniyede birkaç on ila yüzlerce devir arasında değişir.
Süper yoğun kozmik cisimleri incelemeye devam edelim. Bunu, metal özelliklerine sahip olan ancak davranış ve yapı bakımından muhtemelen benzer olan bir katman takip eder. Kristaller, Dünyasal maddelerin kristal kafesinde gördüğümüzden çok daha küçüktür. 1 santimetrelik kristallerden oluşan bir çizgi oluşturmak için 10 milyardan fazla element yerleştirmeniz gerekecek. Bu katmandaki yoğunluk, dış katmandaki yoğunluktan bir milyon kat daha fazladır. Bu yıldızdaki en ağır malzeme değil. Daha sonra yoğunluğu öncekinden bin kat daha fazla olan nötron bakımından zengin bir katman gelir.
Nötron yıldızı çekirdeği ve yoğunluğu
Aşağıda çekirdek var, burası yoğunluğun maksimuma ulaştığı yer; üstteki katmandan iki kat daha yüksek. Temel konu Gök cismi fizik tarafından bilinen tüm temel parçacıklardan oluşur. Böylece uzaydaki en ağır maddeyi bulmak amacıyla bir yıldızın çekirdeğine yaptığımız yolculuğun sonuna geldik.
Evrendeki yoğunluk bakımından benzersiz maddeleri arama görevi tamamlanmış gibi görünüyor. Ancak uzay gizemlerle ve keşfedilmemiş olaylarla, yıldızlarla, gerçeklerle ve desenlerle doludur.
Evrendeki kara delikler
Bugün zaten açık olanlara dikkat etmelisiniz. Bunlar kara delikler. Belki bunlardır gizemli nesneler Evrendeki en ağır maddenin onların bileşeni olduğunu iddia edenler olabilir. Kara deliklerin çekim kuvvetinin o kadar güçlü olduğunu ve ışığın kaçamayacağını unutmayın.
Bilim adamlarına göre uzay-zaman bölgesine çekilen madde o kadar yoğunlaşıyor ki, aralarındaki boşluklar temel parçacıklar kalmıyor.
Ne yazık ki, olay ufkunun ötesinde (ışık ve yerçekiminin etkisi altındaki herhangi bir nesnenin ayrılamadığı sözde sınır) Kara delik) parçacık akılarının emisyonlarına dayanan tahminlerimiz ve dolaylı varsayımlarımız aşağıdadır.
Bazı bilim insanları olay ufkunun ötesinde uzay ve zamanın karıştığını öne sürüyor. Başka bir Evrene “geçiş” olabileceğine dair bir görüş var. Belki de bu doğrudur, ancak bu sınırların ötesinde tamamen yeni yasalarla başka bir alanın açılması oldukça olasıdır. Zamanın mekânla “yer” alışverişinde bulunduğu bir alan. Geleceğin ve geçmişin konumu basitçe takip etme seçimiyle belirlenir. Sağa veya sola gitme tercihimiz gibi.
Evrende kara deliklerde zaman yolculuğunda ustalaşmış uygarlıkların olması potansiyel olarak mümkündür. Belki gelecekte Dünya gezegenindeki insanlar zamanda yolculuğun sırrını keşfedecekler.
En hafif malzeme dünyada 8 Ocak 2014
Dünyadaki en son haberleri takip ediyorsanız modern teknolojiler, o zaman bu materyal sizin için büyük bir haber olmayacak. Ancak dünyadaki en hafif malzemeye daha yakından bakıp birkaç detayı daha öğrenmekte fayda var.
Bir yıldan az bir süre önce dünyanın en hafif malzemesi unvanı aerografit adı verilen bir malzemeye verildi. Ancak bu malzeme uzun süre avuçta kalmayı başaramadı, yakın zamanda yerini grafen aerojel adı verilen başka bir karbon malzeme aldı. Profesör Gao Chao liderliğindeki Zhejiang Üniversitesi Polimer Bilimi ve Teknolojisi Laboratuvarı'ndan bir araştırma ekibi tarafından oluşturulan ultra hafif grafen aerojel, helyum gazından biraz daha düşük ve hidrojen gazından biraz daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir.
Bir malzeme sınıfı olarak aerojeller, 1931 yılında mühendis ve kimyager Samuel Stephens Kistler tarafından geliştirilmiş ve üretilmiştir. O tarihten bu yana bilim insanları çeşitli kuruluşlar pratik kullanım açısından şüpheli değerlerine rağmen bu tür materyallerin araştırma ve geliştirmesini gerçekleştirdi. “Donmuş duman” olarak adlandırılan, çok duvarlı karbon nanotüplerden oluşan ve yoğunluğu 4 mg/cm3 olan aerojel, en çok ünvanını kaybetti. hafif malzeme 2011 yılında 0,9 mG/cm3 yoğunluğa sahip metal mikro kafes malzemesine geçiş yapıldı. Bir yıl sonra ise en hafif malzeme unvanı aerografit adı verilen yoğunluğu 0,18 mg/cm3 olan karbon malzemeye geçti.
Profesör Chao'nun ekibi tarafından oluşturulan en hafif malzeme unvanının yeni sahibi grafen aerojel, 0,16 mg/cm3 yoğunluğa sahip. Bu kadar hafif bir malzeme yaratmak için bilim adamları en şaşırtıcı ve ince malzemeler bugün - grafen. Ekip, "tek boyutlu" grafen lifleri ve iki boyutlu grafen şeritler gibi mikroskobik malzemeler oluşturma konusundaki deneyimlerini kullanarak, grafenin iki boyutuna başka bir boyut eklemeye ve toplu gözenekli bir grafen malzeme oluşturmaya karar verdi.
Çinli bilim insanları, solvent malzemesi kullanan ve genellikle çeşitli aerojellerin yapımında kullanılan şablon üretim yöntemi yerine, dondurarak kurutma yöntemini kullandılar. Aşağıdakilerden oluşan bir cooloid çözeltisinin dondurularak kurutulması sıvı dolgu ve grafen parçacıkları, şekli verilen şekli neredeyse tamamen tekrarlayan karbon bazlı gözenekli bir sünger oluşturmayı mümkün kıldı.
Profesör Chao, "Şablon kullanmaya gerek yok; oluşturduğumuz ultra hafif karbon malzemenin boyutu ve şekli yalnızca kabın şekline ve boyutuna bağlıdır" diyor ve şöyle devam ediyor: "Üretilen aerojel miktarı yalnızca kabın boyutuna bağlıdır. binlerce santimetreküple ölçülen bir hacme sahip olabilen kap.
Ortaya çıkan grafen aerojel son derece güçlü ve elastik bir malzemedir. Kendi ağırlığının 900 katına kadar ağırlığa sahip, yağ da dahil olmak üzere organik malzemeleri yüksek bir emme oranında emebilir. Bir gram aerojel, yalnızca bir saniyede 68,8 gram yağı emer ve bu da onu okyanus yağı ve petrol ürünleri için emici olarak kullanım açısından cazip bir malzeme haline getirir.
Grafen aerojel, yağ emici olarak hizmet vermenin yanı sıra, enerji depolama sistemlerinde, belirli kimyasal reaksiyonlar için katalizör olarak ve karmaşık kompozit malzemeler için dolgu maddesi olarak kullanım potansiyeline sahiptir.
24 Ekim 2013
Ne kadar hafifse o kadar iyi mi?
Pek çok insan, çocukluktan beri neyin bir kilogram tüyden veya bir kilogram kurşundan daha ağır olduğuna dair bilmeceyi hatırlıyor. Birçoğu bir kilogram kurşunun daha ağır olduğunu söyledi. İnsanlar için tüyler, çiçek yaprakları ve karahindiba hafif bir şey gibi görünüyor.
Bugün alüminyum gibi sıradan bir şey, 19. yüzyılın bilim adamlarına görkemli bir keşif gibi göründü. Birçoğu bu hafif ve dayanıklı metalden dezavantajlı olan herkes için konut hayal ediyordu. Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları her zaman sorunsuz taşınabilecek en hafif malzemeleri yaratma konusuna ilgi duymuşlardır.
Böylece insanlık ilahi prensibe yaklaşmaya, yukarılara doğru uçmaya ve her şeyin büyük ana kaynağına yaklaşmaya çalışıyor. Görünmezlik başlığıyla ilgili peri masalını nasıl hatırlamazsınız - belki de bilimsel zihinler çocuk kitaplarının etkisi altında kalmıştır?
En hafif malzemelerin kullanımı
Ama lirik tarafın her zaman bir dezavantajı vardır. pratik tarafı. En hafif malzemeler en önemli sorunlardan ve zorluklardan biridir modern bilim ve özellikle nano teknolojiler. Bu tür malzemeler uzay ve askeri endüstriler, en son işlemcilere dayalı bilgisayarların üretimi, transplantoloji ve insan faaliyetinin diğer birçok alanı için gereklidir.
Uzun süre polistiren köpük, insan tarafından yaratılan en hafif malzemelerden biri olarak kabul edildi. Polistirenden türevleriyle birlikte üretilen köpük plastik sınıfının bir ürünüdür. Hayal etmesi zor ama bu malzemenin %98'i havadan oluşuyor ve yalnızca %2'si polistirenin kendisi olarak kalıyor.
Ancak hayat durmuyor ve saygıdeğer bilim adamları (sonuçta huzursuz insanlar) yeni, hatta daha hafif maddeler bulmak için birbirlerini zorlamaya devam ediyorlar. Böylece, son zamanlarda tüm bilim camiası, bilim alanında yeni bir keşifle heyecanlandı. ağır malzemeler.
donmuş hava
Yeni maddeye "aerojel" adı verildi ve Rusça'da kulağa "donmuş hava" veya "donmuş duman" gibi geliyordu. Aslında bu madde, görünüşte, sanki çılgın bir sanatçının isteği üzerine, açıklanamaz bir şekilde tuvalden gerçeğe göç eden dumanı andırıyor.
Mavimsi bir renk tonuna sahip bu gözenekli madde köpüğü veya hafif sertleştirilmiş tıraş köpüğünü andırır. Bu malzemenin ana benzersiz özelliklerinden biri, kendi ağırlığını 2000 kattan fazla aşabilecek yüklere dayanma yeteneğidir! Bu da aerojelin %9,8'inin havadan oluştuğunu dikkate alıyor.
Ek olarak, bu madde, yalıtım cam elyafından neredeyse 40 kat daha üstün olan mükemmel bir ısı yalıtkanıdır, bu nedenle aerojel, havacılık endüstrisinde zaten kullanılmaktadır. Yüksek olmasının yanı sıra ısı yalıtım özellikleri Bu madde pratik olarak ses geçirmezdir ve en aşırı sıcaklıklara ve güçlü darbelere dayanabilir.
Pratikte 1 cm kalınlığında aerojelden yapılmış bir vücut zırhı, kullanıcıyı bir kilogram dinamitin patlamasından koruyabilecek. Ancak “hafif malzemeler” olarak adlandırılan liste burada bitmiyor. Çinli bilim insanları çiçek yapraklarının üzerine yerleştirilebilecek kadar hafif bir malzeme yaratmayı başardılar.
Bir fili taşıyabilecek bir tüy parçası
Thumbelina, grafen adı verilen bu maddeyle karşılaştırıldığında sadece "şişman bir inek"tir. Grafen en basitinden yalnızca iki kat daha ağırdır kimyasal element hidrojen ve helyumdan daha az yoğun. Ancak bu kadar hafifliğe ve havadarlığa rağmen bu malzeme son derece dayanıklıdır.
Bir yaprak kalınlığında naylon poşet bir filin ağırlığını taşıyabilmektedir. 1 mm kalınlığında bir yığın elde etmek için üç milyon grafen yaprağına ihtiyaç vardır. Ek olarak grafen, yağ eşdeğeri bakımından kendi ağırlığının 900 katına kadar olağanüstü emme özelliklerine sahiptir.
Üstelik bu "akıllı malzeme" suyu değil yağı emiyor ve bu da onu gezegenin petrol sızıntılarından temizlenmesi konusunda son derece umut verici kılıyor. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak grafen o kadar esnektir ki kolaylıkla %20 oranında esneyebilmektedir. Ancak yeni ultra hafif malzemeler yaratmaya yönelik deneyler devam ediyor.
Uygulama, yakın gelecekte insanlığı daha da inanılmaz keşiflerin beklediğini gösteriyor. Belki çok yakında bilimsel beyinler, %9,9'u yalnızca havadan oluşan maddeleri çağdaşlarına sunacak.
Etrafımızdaki dünya hala pek çok gizemle dolu, ancak uzun zamandır bilinenler bile fenomen bilim adamları ve maddeler asla şaşırtmayı ve sevindirmeyi bırakmaz. Parlak renklere hayran kalırız, tatlardan keyif alırız ve hayatımızı daha konforlu, daha güvenli ve daha keyifli hale getiren her türlü maddenin özelliklerini kullanırız. En güvenilir ve en iyiyi arıyoruz güçlü malzemelerİnsanoğlu pek çok heyecan verici keşifte bulundu ve işte bu türden sadece 25 benzersiz bileşikten oluşan bir seçki!
25. Elmaslar
Herkes olmasa da neredeyse herkes bunu kesin olarak biliyor. Elmaslar yalnızca en çok saygı duyulanlardan biri değil değerli taşlar, ama aynı zamanda dünyadaki en sert minerallerden biri. Mohs ölçeğinde (bir mineralin çizilmeye karşı tepkisini değerlendiren bir sertlik ölçeği), 10. satırda bir elmas listelenir. Skalada toplam 10 pozisyon bulunmaktadır ve 10'uncu derece son ve en zor derecedir. Elmaslar o kadar serttir ki ancak diğer elmaslar tarafından çizilebilirler.
24. Caerostris darwini örümcek türünün ağlarını yakalamak
Fotoğraf: “pixabay”
İnanması zor ama Caerostris darwini örümceğinin (veya Darwin'in örümceğinin) ağı çelikten daha güçlü ve Kevlar'dan daha serttir. Bu ağ dünyadaki en sert biyolojik materyal olarak kabul edildi, ancak şu anda potansiyel bir rakibi var, ancak veriler henüz doğrulanmadı. Örümcek lifi, kopma gerilimi gibi özellikler açısından test edildi. darbe dayanımı, çekme mukavemeti ve Young modülü (malzemenin elastik deformasyon sırasında esneme ve sıkıştırmaya direnme özelliği) ve tüm bu göstergelerde ağ kendisini çok şaşırtıcı bir şekilde gösterdi. Ayrıca Darwin örümceğinin ağı inanılmaz derecede hafiftir. Örneğin gezegenimizi Caerostris darwini lifiyle sarsak, bu kadar uzun bir ipliğin ağırlığı sadece 500 gram olacaktır. Bu kadar uzun ağlar mevcut değil, ancak teorik hesaplamalar tek kelimeyle muhteşem!
23. Aerografit
Fotoğraf: “BrokenSphere”
Bu sentetik köpük dünyadaki en hafif lifli malzemelerden biri ve sadece birkaç mikron çapındaki karbon tüplerden oluşan bir ağdan oluşuyor. Aerografit köpükten 75 kat daha hafiftir ancak aynı zamanda çok daha güçlü ve daha esnektir. Son derece elastik yapısına zarar vermeden orijinal boyutunun 30 katına kadar sıkıştırılabilir. Bu özelliği sayesinde airgrafit köpük kendi ağırlığının 40.000 katına kadar yüklere dayanabilmektedir.
22. Paladyum metal cam
Fotoğraf: “pixabay”
California Teknoloji Enstitüsü'nden (Berkeley Lab) bilim adamlarından oluşan bir ekip, neredeyse ideal bir güç ve süneklik kombinasyonunu birleştiren yeni bir metalik cam türü geliştirdi. Yeni malzemenin benzersiz olmasının nedeni, kimyasal yapısının mevcut camsı malzemelerin kırılganlığını başarılı bir şekilde gizlemesi ve aynı zamanda bu sentetik yapının yorulma mukavemetini önemli ölçüde artıran yüksek bir dayanıklılık eşiğini koruması gerçeğinde yatmaktadır.
21. Tungsten karbür
Fotoğraf: “pixabay”
Tungsten karbür inanılmazdır ağır metal yüksek aşınma direnci ile. Belirli koşullar altında bu bağlantı çok kırılgan kabul edilir, ancak ağır yük altında kayma bantları şeklinde kendini gösteren benzersiz plastik özellikler gösterir. Tüm bu nitelikleri sayesinde tungsten karbür, zırh delici uçların ve her türlü kesici, aşındırıcı disk, matkap, kesici, matkap ucu ve diğer kesici aletler dahil olmak üzere çeşitli ekipmanların imalatında kullanılmaktadır.
20. Silisyum karbür
Fotoğraf: “Tiia Monto”
Silisyum karbür, muharebe tanklarının üretiminde kullanılan ana malzemelerden biridir. Bu bileşik, düşük maliyeti, olağanüstü refrakterliği ve yüksek sertliği ile bilinir ve bu nedenle genellikle mermileri saptırması, diğerlerini kesmesi veya öğütmesi gereken ekipman veya teçhizatın imalatında kullanılır. dayanıklı malzemeler. Silisyum karbür mükemmel aşındırıcılar, yarı iletkenler ve hatta kesici uçlar yapar. Takı elmas taklidi.
19. Kübik bor nitrür
Fotoğraf: wikimedia commons
Kübik bor nitrür, sertlik açısından elmasa benzeyen süper sert bir malzemedir ancak aynı zamanda bir takım ayırt edici avantajlara da sahiptir: yüksek sıcaklık direnci ve kimyasal direnç. Kübik bor nitrür, yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında bile demir ve nikel içinde çözünmezken, elmas aynı koşullar altında içeri girer. kimyasal reaksiyonlar yeterince hızlı. Bu aslında endüstriyel taşlama takımlarında kullanımı açısından faydalıdır.
18. Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen yüksek yoğunluk(UHMWPE), elyaf markası "Dyneema"
Fotoğraf: “Justsail”
Yüksek modüllü polietilen son derece yüksek aşınma direncine, düşük sürtünme katsayısına ve yüksek kırılma dayanıklılığına (düşük sıcaklık güvenilirliği) sahiptir. Bugün dünyadaki en güçlü lifli madde olarak kabul ediliyor. Bu polietilenin en şaşırtıcı yanı sudan hafif olması ve aynı zamanda mermileri durdurabilmesidir! Dyneema elyaflarından üretilen kablo ve halatlar suda batmaz, yağlama gerektirmez ve ıslandığında özellikleri değişmez, bu da gemi yapımı için çok önemlidir.
17. Titanyum alaşımları
Fotoğraf: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)
Titanyum alaşımları inanılmaz derecede sünektir ve gerildiğinde inanılmaz bir güç sergiler. Ayrıca yüksek ısı direnci ve korozyon direncine sahip olmaları onları uçak imalatı, roketçilik, gemi yapımı, kimya, gıda ve ulaştırma mühendisliği gibi alanlarda son derece kullanışlı kılmaktadır.
16. Sıvı metal alaşımı
Fotoğraf: “pixabay”
2003 yılında Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde geliştirilen bu malzeme, gücü ve dayanıklılığıyla ünlüdür. Bileşiğin adı kırılgan ve sıvı bir şeyle ilişkilidir, ancak oda sıcaklığı aslında alışılmadık derecede serttir, aşınmaya dayanıklıdır, korozyondan korkmaz ve ısıtıldığında termoplastik gibi dönüşür. Şu ana kadarki ana uygulama alanları saatlerin, golf sopalarının ve kaplamaların imalatıdır. cep telefonları(Vertu, iPhone).
15. Nanoselüloz
Fotoğraf: “pixabay”
Nanoselüloz ağaç liflerinden izole edilmiştir ve yeni bir tür ahşap malzeme, çelikten bile daha güçlü! Ayrıca nanoselüloz da daha ucuzdur. Yeniliğin büyük bir potansiyeli var ve gelecekte cam ve karbon elyafla ciddi şekilde rekabet edebilir. Geliştiriciler bu malzemenin yakında kullanılacağına inanıyor büyük talep askeri zırh, süper esnek ekranlar, filtreler, esnek piller, emici aerojeller ve biyoyakıtların üretiminde.
14. Deniz salyangozu dişleri
Fotoğraf: “pixabay”
Bir zamanlar gezegendeki en güçlü biyolojik materyal olarak kabul edilen Darwin örümceğinin yakalama ağından daha önce bahsetmiştik. Ancak yakın zamanda yapılan bir araştırma, deniz salyangozunun en dayanıklısı olduğunu göstermiştir. bilim tarafından bilinen biyolojik maddeler. Evet bu dişler Caerostris darwini'nin ağından daha güçlüdür. Ve bu şaşırtıcı değil çünkü çok küçükler deniz canlıları Sert kayaların yüzeyinde büyüyen alglerle beslenirler ve yiyecekleri kayadan ayırmak için bu hayvanların çok çalışması gerekir. Bilim adamları, gelecekte deniz deniz salyangozlarının dişlerinin lifli yapısı örneğini mühendislik endüstrisinde kullanabileceğimize ve arabalar, tekneler ve hatta uçaklar üretmeye başlayabileceğimize inanıyor. artan güç basit salyangoz örneğinden esinlenilmiştir.
13. Maraging çeliği
Fotoğraf: “pixabay”
Maraging çeliği, mükemmel süneklik ve tokluğa sahip, yüksek mukavemetli, yüksek alaşımlı bir alaşımdır. Malzeme roket biliminde yaygın olarak kullanılmaktadır ve her türlü aletin yapımında kullanılmaktadır.
12. Osmiyum
Fotoğraf: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osmiyum inanılmaz derecede yoğun bir elementtir ve sertliği ve yüksek erime noktası nedeniyle işleme. Osmiyumun dayanıklılığın ve gücün en çok değer verildiği yerlerde kullanılmasının nedeni budur. Osmiyum alaşımları elektrik kontaklarında, roketçilikte, askeri mermilerde, cerrahi implantlarda ve diğer birçok uygulamada bulunur.
11.Kevlar
Fotoğraf: wikimedia commons
Kevlar, araba lastiklerinde, fren balatalarında, kablolarda, protez ve ortopedik ürünlerde, vücut zırhlarında, kumaşlarda bulunabilen yüksek mukavemetli bir elyaftır. koruyucu giysi, gemi yapımında ve insansız hava parçalarında uçak. Malzeme neredeyse güçle eş anlamlı hale geldi ve inanılmaz derecede yüksek dayanıma ve esnekliğe sahip bir plastik türüdür. Kevlar'ın çekme mukavemeti çelik telinkinden 8 kat daha fazladır ve 450°C sıcaklıkta erimeye başlar.
10. Ultra yüksek moleküler ağırlıklı yüksek yoğunluklu polietilen, Spectra fiber markası
Fotoğraf: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons
UHMWPE aslında çok dayanıklı bir plastiktir. Bir UHMWPE markası olan Spectra, bu göstergede çeliğe göre 10 kat daha üstün, en yüksek aşınma direncine sahip hafif bir elyaftır. Kevlar gibi Spectra da vücut zırhı ve koruyucu kask üretiminde kullanılıyor. UHMWPE ile birlikte Dynimo Spectrum markası da gemi inşası ve taşımacılık endüstrilerinde popülerdir.
9. Grafen
Fotoğraf: “pixabay”
Grafen, karbonun allotropik bir modifikasyonudur ve kristal hücre Sadece bir atom kalınlığında, o kadar güçlü ki çelikten 200 kat daha sert. Grafen streç filme benziyor ancak onu yırtmak neredeyse imkansız bir iş. Bir grafen levhayı delmek için, içine bir okul otobüsü ağırlığını taşıyan yükü dengelemeniz gereken bir kalem yapıştırmanız gerekecek. İyi şanlar!
8. Karbon nanotüp kağıdı
Fotoğraf: “pixabay”
Nanoteknoloji sayesinde bilim insanları insan saçından 50 bin kat daha ince kağıt yapmayı başardılar. Karbon nanotüp tabakaları çelikten 10 kat daha hafiftir, ancak en şaşırtıcı yanı çelikten 500 kat daha güçlü olmalarıdır! Makroskobik nanotüp plakalar, süperkapasitör elektrotların üretimi için en umut verici olanlardır.
7. Metal mikro şebeke
Fotoğraf: “pixabay”
Bu dünyadaki en hafif metal! Metal mikro ızgara, köpükten 100 kat daha hafif olan sentetik gözenekli bir malzemedir. Ama ona izin ver dış görünüş Aldanmayın, bu mikro şebekeler aynı zamanda inanılmaz derecede güçlüdür ve onlara her türlü mühendislik alanında kullanım için büyük bir potansiyel sağlar. Mükemmel amortisörler ve ısı yalıtıcıları yapmak için kullanılabilirler ve inanılmaz yetenek Bu metal büzülür ve orijinal durumuna dönerek enerji depolamak için kullanılmasına olanak tanır. Metal mikro kafesler de üretimde aktif olarak kullanılıyor çeşitli parçalar Amerikan şirketi Boeing'in uçakları için.
6. Karbon nanotüpleri
Fotoğraf: Kullanıcı Mstroeck / en.wikipedia
Yukarıda karbon nanotüplerden yapılmış ultra güçlü makroskobik plakalardan bahsetmiştik. Ama bu nasıl bir malzeme? Esasen bunlar bir tüpe (9. nokta) sarılmış grafen düzlemleridir. Sonuç, çok çeşitli uygulamalara sahip, inanılmaz derecede hafif, esnek ve dayanıklı bir malzemedir.
5. Airbrush
Fotoğraf: wikimedia commons
Grafen aerojel olarak da bilinen bu malzeme, aynı zamanda son derece hafif ve güçlüdür. Yeni tip jel, sıvı fazı tamamen gaz fazıyla değiştirir ve olağanüstü sertlik, ısı direnci, düşük yoğunluk ve düşük ısı iletkenliği ile karakterize edilir. İnanılmaz bir şekilde, grafen aerojel havadan 7 kat daha hafiftir! Eşsiz bileşik, %90 sıkıştırmadan sonra bile orijinal şeklini geri kazanabiliyor ve emilim için kullanılan airgrafenin ağırlığının 900 katı kadar bir miktarda yağı emebiliyor. Belki gelecekte bu malzeme sınıfı bu tür sorunlarla mücadelede yardımcı olacaktır. çevre felaketleri petrol sızıntıları gibi.
4. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) tarafından geliştirilen başlıksız materyal
Fotoğraf: “pixabay”
Siz bunu okurken, MIT'den bir bilim insanı ekibi grafenin özelliklerini geliştirmek için çalışıyor. Araştırmacılar, bu malzemenin iki boyutlu yapısını şimdiden üç boyutlu hale getirmeyi başardıklarını söyledi. Yeni grafen maddesi henüz adını almadı ancak yoğunluğunun çeliğe göre 20 kat daha az, mukavemetinin ise çeliğe göre 10 kat daha fazla olduğu zaten biliniyor.
3. Karabin
Fotoğraf: “Smokefoot”
Karbon atomlarının doğrusal zincirlerinden oluşmasına rağmen, karbin, grafenden 2 kat daha fazla çekme mukavemetine sahiptir ve elmastan 3 kat daha serttir!
2. Bor nitrür wurtzit modifikasyonu
Fotoğraf: “pixabay”
Yeni keşfedilen bu doğal madde volkanik patlamalar sırasında oluşuyor ve elmastan %18 daha sert. Ancak diğer bazı parametrelerde elmaslardan üstündür. Wurtzite bor nitrür, Dünya'da bulunan ve elmastan daha sert olan iki doğal maddeden biridir. Sorun, doğada çok az sayıda nitrür bulunması ve bu nedenle bunların üzerinde çalışılması veya pratikte uygulanması kolay değildir.
1. Lonsdaleite
Fotoğraf: “pixabay”
Altıgen elmas olarak da bilinen lonsdaleit karbon atomlarından oluşur ancak bu modifikasyonda atomlar biraz farklı düzenlenmiştir. Wurtzit bor nitrür gibi lonsdaleit de sertlik açısından elmastan üstün doğal bir maddedir. Üstelik bu muhteşem mineral elmastan %58 daha serttir! Wurtzit bor nitrür gibi bu bileşik de son derece nadirdir. Bazen lonsdaleit, grafit içeren meteorların Dünya ile çarpışması sırasında oluşur.
Gezegenimizdeki hangi malzemenin en güçlü olarak kabul edildiğini biliyor musunuz? Hepimiz okuldan elmasın en güçlü mineral olduğunu biliyoruz, ancak en güçlüsü olmaktan çok uzaktır.
Sertlik maddeyi karakterize eden ana özellik değildir. Bazı özellikler çizilmeleri önleyebilir, bazıları ise esnekliği artırabilir. Daha fazlasını mı öğrenmek istiyorsunuz? İşte yok edilmesi çok zor olacak malzemelerin bir derecelendirmesi.
Tüm ihtişamıyla elmas
Ders kitaplarına ve kafalara sıkışıp kalmış klasik bir güç örneği. Sertliği çizilmeye karşı dayanıklı olduğu anlamına gelir. Mohs ölçeğinde (çeşitli minerallerin direncini ölçen niteliksel bir ölçek), elmas 10 puan alır (ölçek 1'den 10'a kadar değişir; 10 en sert maddedir). Elmas o kadar serttir ki onu kesmek için başka elmasların kullanılması gerekir.
Airbus'ı durdurabilecek bir ağ
Çoğunlukla dünyanın en karmaşık biyolojik maddesi olarak anılan (bu iddia artık mucitleri tarafından tartışılsa da) Darwin'in ağı çelikten daha güçlü ve Kevlar'dan daha serttir. Ağırlığı da daha az dikkate değer değildir: Dünya'yı çevreleyecek kadar uzun bir ipliğin ağırlığı yalnızca 0,5 kg'dır.
Normal bir pakette aerografit
Bu sentetik köpük en hafif köpüklerden biridir Yapı malzemeleri Dünyada. Aerografit polistiren köpükten yaklaşık 75 kat daha hafiftir (ancak çok daha güçlüdür!). Bu malzeme, yapısına zarar vermeden orijinal boyutunun 30 katına kadar sıkıştırılabilmektedir. Bir diğer ilginç nokta: Aerografit kendi ağırlığının 40.000 katını destekleyebilir.
Çarpışma testi sırasında cam
Bu madde Kaliforniya'daki bilim adamları tarafından geliştirildi. Mikroalaşımlı cam neredeyse mükemmel bir sertlik ve dayanıklılık kombinasyonuna sahiptir. Bunun nedeni kimyasal yapısının camın kırılganlığını azaltması, ancak paladyumun sertliğini korumasıdır.
Tungsten matkap
Tungsten karbür inanılmaz derecede serttir ve niteliksel olarak yüksek sertliğe sahiptir, ancak oldukça kırılgandır ve kolayca bükülebilir.
Kristal formunda silisyum karbür
Bu malzeme savaş tanklarının zırhını oluşturmak için kullanılır. Aslında kurşunlara karşı koruma sağlayabilecek hemen hemen her şeyde kullanılıyor. Mohs sertlik derecesi 9'dur ve aynı zamanda düşük termal genleşmeye sahiptir.
Bor nitrürün moleküler yapısı
Yaklaşık elmas kadar güçlü olan kübik bor nitrürün önemli bir avantajı vardır: nikel ve demirde çözünmez. yüksek sıcaklıklar. Bu nedenle bu elementlerin (yüksek sıcaklıklarda demir ve nikel ile nitrürlerin elmas formları) işlenmesi için kullanılabilir.
Dyneema kablosu
Dünyanın en güçlü lifi olarak kabul edilir. Şu gerçeğe şaşırabilirsiniz: Dainima sudan hafiftir ama kurşunları durdurabilir!
Alaşımlı boru
Titanyum alaşımları son derece esnektir ve çok yüksek çekme dayanımına sahiptir ancak çelik alaşımları ile aynı sertliğe sahip değildir.
Amorf metaller kolayca şekil değiştirir
Liquidmetal, Caltech tarafından geliştirilmiştir. Adına rağmen bu metal sıvı değildir ve oda sıcaklığında yüksek düzeyde mukavemete ve aşınma direncine sahiptir. Amorf alaşımlar ısıtıldığında şekil değiştirebilir.
Geleceğin Kağıtları Elmaslardan Daha Sert Olabilir
Bu son buluş, çelikten daha yüksek bir dayanıklılığa sahip olmasına rağmen odun hamurundan yapılmıştır! Ve çok daha ucuz. Birçok bilim adamı nanoselülozun paladyum camı ve karbon fibere ucuz bir alternatif olduğunu düşünüyor.
tabak kabuğu
Darwin'in örümceklerinin, yeryüzündeki en güçlü organik maddelerin bazılarından iplikler ördüğünü daha önce belirtmiştik. Yine de deniz salyangozunun dişlerinin ağlardan bile daha güçlü olduğu ortaya çıktı. Deniz salyangozu dişleri son derece sağlamdır. Bu şaşırtıcı özelliklerin nedeni, amaçtır: yüzeyden yosun toplamak kayalar ve mercanlar. Bilim insanları gelecekte deniz salyangozu dişlerinin lifli yapısını kopyalayıp otomobil endüstrisinde, gemilerde ve hatta havacılık endüstrisinde kullanabileceğimize inanıyor.
Birçok bileşenin maraging çelikleri içerdiği bir roket aşaması
Bu madde, elastikiyet kaybı olmadan yüksek düzeyde mukavemet ve sertliği birleştirir. Bu tip çelik alaşımları havacılık ve endüstriyel üretim teknolojilerinde kullanılmaktadır.
Osmiyum kristali
Osmiyum son derece yoğundur. gerektiren şeylerin imalatında kullanılır. yüksek seviye dayanıklılık ve sertlik (elektrik kontakları, uç tutacakları vb.).
Kevlar kaskı kurşunu durdurdu
Varillerden kurşun geçirmez yeleklere kadar her şeyde kullanılan Kevlar, dayanıklılıkla eş anlamlıdır. Kevlar, son derece yüksek gerilme mukavemetine sahip bir plastik türüdür. Gerçekte, bu rakamın yaklaşık 8 katı kadardır. Çelik tel! Ayrıca 450°C civarındaki sıcaklıklara da dayanabilir.
Spektrum boruları
Yüksek performanslı polietilen gerçekten dayanıklı plastik. Bu hafif, güçlü iplik inanılmaz gerilime dayanabilir ve çelikten on kat daha güçlüdür. Kevlar'a benzer şekilde Spectra da balistik dirençli yelekler, kasklar ve zırhlı araçlarda kullanılıyor.
Esnek grafen ekran
Bir atom kalınlığındaki bir grafen tabakası (bir karbon allotropu) çelikten 200 kat daha güçlüdür. Grafen selofana benzese de gerçekten şaşırtıcıdır. Delmek için bir okul otobüsünün kalemin üzerinde dengede durması gerekir standart sayfa Bu malzemeden A1!
Güç anlayışımızda devrim yaratabilecek yeni teknoloji
Bu nanoteknoloji, insan saçından 50.000 kat daha ince olan karbon tüplerden yapılmıştır. Bu, neden çelikten 10 kat daha hafif, ancak 500 kat daha güçlü olduğunu açıklıyor.
mikro kafes alaşımları uydularda düzenli olarak kullanılmaktadır
Dünyanın en hafif metali olan metal mikro kafes aynı zamanda Dünya üzerindeki en hafif yapısal malzemelerden biridir. Bazı bilim adamları polistiren köpükten 100 kat daha hafif olduğunu iddia ediyor! Gözenekli fakat son derece güçlü bir malzeme olup teknolojinin birçok alanında kullanılmaktadır. Boeing, bunun uçaklarda, özellikle de zeminlerde, koltuklarda ve duvarlarda kullanıldığını belirtti.
Nanotüp modeli
Karbon nanotüpleri (CNT'ler), tek bir haddelenmiş saf grafit moleküler tabakasından oluşan "dikişsiz silindirik içi boş fiberler" olarak tanımlanabilir. Sonuç çok hafif bir malzemedir. Nano ölçekte karbon nanotüpler çeliğin 200 katı dayanıklılığa sahiptir.
Harika airbrush'ı tarif etmek bile zor!
Grafen aerojel olarak da bilinir. Grafenin gücünün hayal edilemeyecek hafiflikle birleştiğini hayal edin. Aerojel havadan 7 kat daha hafiftir! Bu inanılmaz malzeme, %90'ın üzerindeki sıkıştırmadan tamamen kurtulabilir ve ağırlığının 900 katına kadar yağ emebilir. Bu malzemenin petrol sızıntılarını temizlemek için kullanılabileceği umulmaktadır.
Massachusetts Politeknik Ana Binası
Bu yazının yazıldığı sırada MIT'deki bilim insanları, grafenin 2 boyutlu gücünü 3 boyutlu olarak maksimuma çıkarmanın sırrını keşfettiklerine inanıyorlardı. Henüz isimlendirilmeyen madde çeliğin yoğunluğunun yaklaşık %5'ine, ancak 10 katı dayanıklılığa sahip olabilir.
Karbinin moleküler yapısı
Tek bir atom zinciri olmasına rağmen karbin, grafenin iki katı çekme mukavemetine ve elmasın üç katı sertliğe sahiptir.
bor nitrürün doğduğu yer
Bu doğal madde aktif volkanların kraterlerinde üretilir ve elmastan %18 daha güçlüdür. Şu anda elmastan daha sert olduğu tespit edilen, doğal olarak oluşan iki maddeden biridir. Sorun şu ki, bu maddeden çok fazla yok ve artık bu ifadenin% 100 doğru olup olmadığını kesin olarak söylemek zor.
Meteoritler lonsdaleitin ana kaynaklarıdır
Altıgen elmas olarak da bilinen bu madde karbon atomlarından oluşur, ancak basitçe farklı şekilde düzenlenmişlerdir. Wurtzite bor nitrür ile birlikte elmastan daha sert olan iki doğal maddeden biridir. Aslında Lonsdaleite %58 daha zordur! Ancak önceki maddede olduğu gibi nispeten küçük hacimlerde bulunur. Bazen grafit göktaşları Dünya gezegeniyle çarpıştığında meydana gelir.
Gelecek çok yakında olduğundan, 21. yüzyılın sonunda Kevlar ve elmasların yerini alacak ultra güçlü ve ultra hafif malzemelerin ortaya çıkmasını bekleyebiliriz. Bu arada, modern teknolojilerin gelişimine ancak hayran kalabilirsiniz.
(1 ortalama olarak derecelendirmeler: 5,00 5 üzerinden) 
Yükleniyor...
