Dayanıklı malzemelerin geniş bir kullanım alanı vardır.

Temas halinde

Sınıf arkadaşları

Yalnızca en sert metal değil, aynı zamanda en sert ve en dayanıklı ahşabın yanı sıra yapay olarak oluşturulmuş en dayanıklı malzemeler de vardır.

En dayanıklı malzemeler nerede kullanılır?

Ağır malzemeler hayatın birçok alanında kullanılmaktadır. Böylece İrlanda ve Amerika'daki kimyagerler, dayanıklı tekstil elyafının üretildiği bir teknoloji geliştirdiler.

Bu malzemenin bir ipliğinin çapı elli mikrometredir. Bir polimer kullanılarak birbirine bağlanan on milyonlarca nanotüpten oluşur.

Bu elektriksel olarak iletken elyafın gerilme mukavemeti, küre dokuyan bir örümceğin ağından üç kat daha fazladır. Ortaya çıkan malzeme, ultra hafif vücut zırhı ve spor malzemeleri yapımında kullanılıyor.

Bir diğer dayanıklı malzemenin adı ise ABD Savunma Bakanlığı'nın emriyle oluşturulan ONNEX'tir. Vücut zırhı üretiminde kullanımının yanı sıra, yeni materyal uçuş kontrol sistemlerinde, sensörlerde, motorlarda da kullanılabilir.

Bilim adamlarının geliştirdiği, aerojellerin dönüşümüyle güçlü, sert, şeffaf ve hafif malzemelerin elde edildiği bir teknoloji var.

Bunlara dayanarak hafif vücut zırhı, tank zırhı ve dayanıklı üretmek mümkündür. İnşaat malzemeleri. Novosibirsk bilim adamları, nanotübülen - ultra güçlü üretmenin mümkün olduğu yeni prensipli bir plazma reaktörü icat ettiler yapay malzeme.

Bu malzeme yirmi yıl önce keşfedildi. Elastik kıvamda bir kütledir. Çıplak gözle görülemeyen pleksuslardan oluşur. Bu pleksusların duvarlarının kalınlığı bir atomdur.

Atomların “Rus bebeği” prensibine göre iç içe geçmiş gibi görünmesi, nanotübülünü bilinen en dayanıklı malzeme haline getiriyor.

Bu malzeme betona, metale ve plastiğe eklendiğinde dayanıklılıkları ve elektrik iletkenlikleri önemli ölçüde artar. Nanotübülen, arabaların ve uçakların daha dayanıklı olmasına yardımcı olacak. Yeni malzeme yaygın olarak üretilirse yollar, evler ve ekipmanlar çok dayanıklı hale gelebilir.

Onları yok etmek çok zor olacak. Nanotübülen, çok yüksek maliyeti nedeniyle henüz yaygın üretime sokulmamıştır. Ancak Novosibirsk bilim adamları bu malzemenin maliyetini önemli ölçüde azaltmayı başardılar. Artık nanotübülen kilogram cinsinden değil ton cinsinden üretilebiliyor.

En sert metal

Bilinen tüm metaller arasında krom en sert olanıdır ancak sertliği büyük ölçüde saflığına bağlıdır. Özellikleri korozyon direnci, ısı direnci ve refrakterliktir. Krom beyazımsı mavi renk tonuna sahip bir metaldir. Brinell sertliği 70-90 kgf/cm2'dir.

Erime noktasının kendisi sert metal– yedi bin iki yüz kg/m3 yoğunluğa sahip bin dokuz yüz yedi santigrat derece.

Bu metal yerkabuğu yüzde 0,02 miktarında ki bu oldukça fazla. Genellikle krom demir cevheri formunda bulunur. Krom silikat kayalarından çıkarılır.

Bu metal endüstride, krom çeliği, nikrom vb. eritmede kullanılır. Korozyon önleyici olarak kullanılır ve dekoratif kaplamalar. Dünya'ya düşen taş meteorlar krom açısından oldukça zengindir.

En dayanıklı ağaç

Dökme demirden daha güçlü olan ve demirin gücüyle karşılaştırılabilecek ahşap vardır. “Schmidt Birch”ten bahsediyoruz. Aynı zamanda Demir Huş ağacı olarak da adlandırılır. Adam artık bilmiyor dayanıklı ahşap Bundan daha. Schmidt adlı bir Rus botanikçi tarafından Uzakdoğu'da keşfedilmiştir.

Bu özelliklerinden dolayı demir huş ağacı bazen metalin yerini alabilir, çünkü bu ahşap korozyona ve çürümeye maruz kalmaz. Demir Huş ağacından yapılmış bir geminin gövdesinin boyanmasına bile gerek yoktur, gemi korozyondan zarar görmez ve asitlerden de korkmaz.

Schmidt huş ağacını kurşunla delemezsiniz; onu baltayla kesemezsiniz. Gezegenimizdeki tüm huş ağaçları arasında Demir Huş ağacı en uzun ömürlü olanıdır - dört yüz yıl yaşar.

Yaşam alanı Kedrovaya Pad Doğa Koruma Alanı'dır. Bu, Kırmızı Kitapta listelenen nadir korunan bir türdür. Bu kadar nadir olmasaydı bu ağacın ultra güçlü ahşabı her yerde kullanılabilirdi.

Ve işte en çok uzun ağaçlar Dünyada sekoya çok dayanıklı bir malzeme değildir. Ancak uznayvse.ru'ya göre boyları 150 metreye kadar büyüyebilirler.

En dayanıklı malzeme evrende

En dayanıklı ve aynı zamanda hafif malzeme Evrenimizin tamamı grafendir. Bu, kalınlığı yalnızca bir atom olan, ancak elmastan daha güçlü olan ve elektrik iletkenliği bilgisayar çiplerinin silikonundan yüz kat daha yüksek olan bir karbon plakadır.

Ve 80 yılı aşkın süredir "donmuş duman" olarak da bilinen en hafif malzemeydi.

Geçen yıl yerini aerografit adı verilen başka bir malzeme aldı. Boru şeklindeki karbon fiberlerden oluşan sentetik bir köpüktür. Yoğunluğu 0,18 mg/cm3'e ulaşır. Ancak bu malzeme avuç içini uzun süre tutmadı.

Son zamanlarda grafen aerojel adı verilen başka bir malzeme oluşturuldu.

Zhejiang Üniversitesi'nden bir grup bilim adamı tarafından oluşturuldu. Yoğunluğu helyum gazından daha düşük ve biraz daha yüksektir. hidrojen gazı. Yoğunluğu 0,16 mg/cm3’tür. Bunu oluşturmak için grafen kullanıldı. Bilim adamları dondurarak kurutma yöntemini kullandılar. Sonuç olarak, verilen şekli tamamen takip eden karbon gözenekli bir sünger oluşturuldu. Ortaya çıkan grafen aerojel yalnızca en hafif malzeme değil, aynı zamanda son derece güçlü ve elastiktir. Organik maddeleri absorbe etme özelliğine sahiptir. Örneğin bir saniyede 68,8 gr petrol emer ve bu da onun okyanuslardaki petrol sızıntılarını temizlemek için kullanılmasına olanak sağlar.

"Bir gün bir petrol sızıntısı olduğunda, bu malzemeyi hızla absorbe etmek için kullanabileceğimiz oldukça muhtemel. Esnekliği nedeniyle... aerojel geri dönüştürülebilir"

Ayrıca enerji depolama sistemlerinde kullanılabileceği gibi bir takım kimyasal reaksiyonlar için de katalizör olarak kullanılabilir.

Malzemenin ne kadar hafif olduğunu göstermek için bilim insanları onu bir kiraz çiçeğinin yaprakları üzerine yerleştirdiler.

En hafif ve son derece dayanıklı malzemeler inşaatın geleceği olarak adlandırılıyor. Bu malzemeler, tıbbi teknolojilerden ulaşıma kadar insan yaşamının her alanında daha enerji verimli ve çevre dostu nesneler yaratılmasına yardımcı olacak.

Pek çok kişi arasında yenilikçi malzemeler Yakın zamana kadar sadece bilim kurgu gibi görünen bu kitaplar özellikle gelişmiş ve ümit vericidir:

3 boyutlu grafen

Saf karbondan yapılan bu ultra ince grafen, dünyadaki en güçlü malzemelerden biri olarak kabul ediliyor. Ancak son zamanlarda MIT'deki araştırmacılar iki boyutlu grafeni üç boyutlu bir yapıya dönüştürmeyi başardılar. Süngerimsi yapıya sahip yeni bir malzeme yarattılar. 3D grafenin yoğunluğu çeliğin yalnızca yüzde 5'i kadardır ancak özel yapısı nedeniyle çelikten 10 kat daha güçlüdür.

Yaratıcılara göre 3 boyutlu grafenin birçok alanda kullanım potansiyeli büyük.

Yaratma teknolojisine gelince, polimerlerden tutun da diğer malzemelere de uygulanabiliyor. yapısal beton. Bu sadece daha güçlü ve daha hafif yapılar üretmekle kalmayacak, aynı zamanda yalıtım özelliklerini de arttıracaktır. Ayrıca su veya kimya tesislerinden kaynaklanan atıklar için filtreleme sistemlerinde gözenekli yapılar kullanılabilmektedir.

Karabin

Geçtiğimiz baharda Avusturyalı araştırmacılardan oluşan bir ekip, bilinen en güçlü malzeme olan ve hatta grafenden bile üstün olan bir karbon türü olan Carbyne'i başarıyla sentezledi.

Carbyne, kimyasal olarak reaktif olan ve sentezlenmesini çok zorlaştıran tek boyutlu bir karbon atomu zincirinden oluşur. Esnek olmayan malzemenin karbon nanotüplerden iki kat daha güçlü olduğuna inanılıyor. Carbyne nanomekanik, nano ve mikroelektronikte kullanılabilir.

Aerografit

Gözenekli karbon tüplerden oluşan bir ağdan yapılan airgrafit, sentetik bir köpüktür. Şimdiye kadar yaratılmış en hafif yapısal malzemelerden biridir. Aerografit, Kiel Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından geliştirildi ve Teknik Üniversite Hamburg. Aerografit üretilebilir çeşitli formlar yoğunluğu yalnızca 180 g/m3'tür, bu da genleşmiş polistirenden 75 kat daha hafiftir. Bu malzeme, lityum iyon pillerin elektrotlarında ağırlıklarını azaltmak için kullanılabilir.

Airbrush

Grafen aerojel olarak da bilinen bu malzeme, yalnızca 0,16 mlg/cm3 yoğunluğa sahip, yani havanın yoğunluğundan 7,5 kat daha az olan hafif bir malzemedir. Ayrıca oldukça elastik bir malzemedir ve ağırlığının 900 katı kadar yağ ve su emebilmektedir. Airgrafenin bu özelliği çok önemlidir: okyanuslardaki petrol sızıntılarını emebilecektir.

Argonne'lu araştırmacılar tarafından halihazırda test edilen benzer özelliklere sahiptir.

Dayanıklı malzemelerin geniş bir kullanım alanı vardır. Yalnızca en sert metal değil, aynı zamanda en sert ve en dayanıklı ahşabın yanı sıra yapay olarak oluşturulmuş en dayanıklı malzemeler de vardır.

En dayanıklı malzemeler nerede kullanılır?

Bu elektriksel olarak iletken elyafın gerilme mukavemeti, küre dokuyan bir örümceğin ağından üç kat daha fazladır. Ortaya çıkan malzeme, ultra hafif vücut zırhı ve spor malzemeleri yapımında kullanılıyor. Bir diğer dayanıklı malzemenin adı ise ABD Savunma Bakanlığı'nın emriyle oluşturulan ONNEX'tir. Yeni malzeme, kurşun geçirmez yelek üretiminde kullanımının yanı sıra uçuş kontrol sistemlerinde, sensörlerde ve motorlarda da kullanılabilecek.

Bilim adamlarının geliştirdiği, aerojellerin dönüşümüyle güçlü, sert, şeffaf ve hafif malzemelerin elde edildiği bir teknoloji var. Bunlara dayanarak hafif vücut zırhı, tank zırhı ve dayanıklı yapı malzemeleri üretmek mümkündür.

Novosibirsk bilim adamları, süper güçlü bir yapay malzeme olan nanotübülen üretmenin mümkün olduğu yeni prensipli bir plazma reaktörü icat ettiler. Bu malzeme yirmi yıl önce keşfedildi. Elastik kıvamda bir kütledir. Çıplak gözle görülemeyen pleksuslardan oluşur. Bu pleksusların duvarlarının kalınlığı bir atomdur.

Atomların “Rus bebeği” prensibine göre iç içe geçmiş gibi görünmesi, nanotübülünü bilinen en dayanıklı malzeme haline getiriyor. Bu malzeme betona, metale ve plastiğe eklendiğinde dayanıklılıkları ve elektrik iletkenlikleri önemli ölçüde artar. Nanotübülen, arabaların ve uçakların daha dayanıklı olmasına yardımcı olacak. Yeni malzeme yaygın olarak üretilirse yollar, evler ve ekipmanlar çok dayanıklı hale gelebilir. Onları yok etmek çok zor olacak. Nanotübülen, çok yüksek maliyeti nedeniyle henüz yaygın üretime sokulmamıştır. Ancak Novosibirsk bilim adamları bu malzemenin maliyetini önemli ölçüde azaltmayı başardılar. Artık nanotübülen kilogram cinsinden değil ton cinsinden üretilebiliyor.

En sert metal

Bu metal endüstride, krom çeliği, nikrom vb. eritmede kullanılır. Korozyon önleyici ve dekoratif kaplamalar için kullanılır. Dünya'ya düşen taş meteorlar krom açısından oldukça zengindir.

En dayanıklı ağaç

Ahşap, dökme demirden bir buçuk kat daha güçlüdür ve bükülme mukavemeti yaklaşık olarak demirinkine eşittir. Bu özelliklerinden dolayı demir huş ağacı bazen metalin yerini alabilir, çünkü bu ahşap korozyona ve çürümeye maruz kalmaz. Demir Huş ağacından yapılmış bir geminin gövdesinin boyanmasına bile gerek yoktur, gemi korozyondan zarar görmez ve asitlerden de korkmaz.

Schmidt huş ağacını kurşunla delemezsiniz; onu baltayla kesemezsiniz. Gezegenimizdeki tüm huş ağaçları arasında Demir Huş ağacı en uzun ömürlü olanıdır - dört yüz yıl yaşar. Yaşam alanı Kedrovaya Pad Doğa Koruma Alanı'dır. Bu, Kırmızı Kitapta listelenen nadir korunan bir türdür. Bu kadar nadir olmasaydı bu ağacın ultra güçlü ahşabı her yerde kullanılabilirdi.

Ancak dünyanın en uzun ağaçları olan sekoyalar pek dayanıklı bir malzeme değildir.

Evrendeki en güçlü malzeme

Grafen yakında bilimsel laboratuvarlardan çıkacak. Bugün dünyadaki tüm bilim adamları onun eşsiz özelliklerinden bahsediyor. Yani birkaç gram malzeme bir futbol sahasının tamamını kaplamaya yetecektir. Grafen çok esnektir ve katlanabilir, bükülebilir veya yuvarlanabilir.

Olası kullanım alanları: Solar paneller, cep telefonları, dokunmatik ekranlar, süper hızlı bilgisayar çipleri.
Yandex.Zen'deki kanalımıza abone olun

Modern teknoloji dünyasındaki en son gelişmeleri takip ederseniz bu materyal sizin için büyük bir haber olmayacaktır. Ancak, en çok daha ayrıntılı olarak düşünün hafif malzeme dünyada biraz daha detay 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 zamandan beri, çeşitli kuruluşlardan bilim adamları, pratik kullanım açısından şüpheli değerlerine rağmen bu tür malzemeleri araştırıyor ve geliştiriyorlar. “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 fiberler 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 katı ağırlığa sahip, yağ da dahil olmak üzere organik maddeleri emebilir. yüksek hız emilim. 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.