Dayanıklı malzemelerin geniş bir kullanım alanı vardır.

Temas halinde

Odnoklassniki

Yalnızca en sert metal değil, aynı zamanda en sert ve en dayanıklı ahşap ve en güçlü insan yapımı malzemeler de vardır.

En dayanıklı malzemeler nerede kullanılır?

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

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

Bu elektriksel olarak iletken elyafın gerilme mukavemeti, küre dokuyan örümceğin ağının mukavemetinden 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. Kurşun geçirmez yelek üretiminde kullanımının yanı sıra, yeni materyal uçuş kontrol sistemlerinde, sensörlerde, motorlarda da kullanılabilir.

Bilim adamlarının geliştirdiği, aerojellerin dönüştürülmesiyle dayanıklı, 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, ağır hizmet tipi bir yapay malzeme olan nanotubülen 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 yuvalama bebekleri" prensibine göre bir nevi iç içe geçmiş olması nanotübülü en çok dayanıklı malzeme bilinenlerin hepsi.

Bu malzeme betona, metale, plastiğe eklendiğinde mukavemetleri ve elektrik iletkenlikleri önemli ölçüde artar. Nanotübülen, arabaların ve uçakların daha dayanıklı olmasına yardımcı olacak. Yeni malzeme geniş çapta üretime girerse yollar, evler ve ekipmanlar çok dayanıklı hale gelebilir.

Onları yok etmek çok zor olacak. Nanotübülen, çok yüksek maliyet 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 bir metaldir. Brinell sertliği 70-90 kgf/cm2'dir.

En sert metalin erime noktası yedi bin iki yüz kg/m3 yoğunlukta bin dokuz yüz yedi santigrat derecedir.

Bu metal yerkabuğu yüzde 0,02 oranında ki bu çok fazla. Genellikle krom demir taşı olarak bulunur. Krom silikat kayalarından çıkarılır.

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

En dayanıklı ağaç

Dökme demirden daha güçlü olan ve demirin gücüyle karşılaştırılabilecek ahşap vardır. "Schmidt'in Huş Ağacı"ndan bahsediyoruz. Aynı zamanda Demir Huş ağacı olarak da adlandırılır. İnsan bundan daha dayanıklı bir ağaç bilmez. Uzakdoğu'da iken Schmidt isimli Rus botanikçi tarafından açılmıştır.

Bu özelliklerden dolayı, demir huş ağacı bazen metalin yerini alabilir, çünkü bu ahşap korozyona ve çürümeye maruz kalmaz. Geminin demir huş ağacından yapılmış gövdesi boyanamaz bile, gemi korozyondan zarar görmez, asitlerin etkisinden de korkmaz.

Schmidt'in huş ağacı kurşunla delinmez, baltayla kesilemez. Gezegenimizdeki tüm huş ağaçları arasında uzun ömürlü olan Demir Huş ağacıdır - dört yüz yıl yaşar.

Büyüme yeri Kedrovaya Pad Doğa Koruma Alanı'dır. Bu, Kırmızı Kitapta listelenen, korunan nadir bir türdür. Bu kadar nadir olmasa bile bu ağacın dayanıklı ahşabı her yerde kullanılabilir.

Ama en çok uzun ağaçlar Dünyada sekoyalar pek dayanıklı bir malzeme değil. Ancak uznayvse.ru'ya göre boyları 150 metreye kadar büyüyebilirler.

Evrendeki en güçlü malzeme

Evrenimizdeki en güçlü ve aynı zamanda en hafif malzeme grafendir. Bu, yalnızca bir atom kalınlığında olan ancak elmastan daha güçlü olan ve elektrik iletkenliği bilgisayar çiplerinin silikonundan yüz kat daha yüksek olan bir karbon plakadır.

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 altının çözünmesinden sonra test tüpünde bir çökelti kaldığı keşfedildi. Bu osmiyumun özelliği nedeniyle oldu, alkaliler ve asitlerde çözünmez.

Gezegendeki en ağır element

Mavimsi beyaz metalik bir tozdur. Doğal olarak altısı kararlı ve biri kararsız olan yedi izotop halinde oluşur. Yoğunluk, santimetre küp başına 22,4 gram yoğunluğa sahip olan iridyumdan biraz daha üstündür. Bugüne kadar keşfedilen materyaller arasında dünyadaki en ağır madde osmiyumdur.

Lantan, itriyum, skandiyum ve diğer lantanitler gibi bir gruba aittir.

Altın ve elmastan daha pahalı

Çok az miktarda, yılda yaklaşık on bin kilogram çıkarılıyor. En büyük osmiyum kaynağı olan Dzhezkazgan yatağı bile yaklaşık on milyonda üç osmiyum içerir. Dünyada nadir bulunan bir metalin değişim değeri gram başına yaklaşık 200 bin dolara ulaşıyor. Aynı zamanda temizleme 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 Maddenin Yoğunluğu

Osmiyum şüphesiz gezegenimizdeki en ağır elementlerin lideridir. Ancak bakışımızı uzaya çevirirsek, ağır elementlerin "kralımızdan" daha ağır olan birçok madde dikkatimize açılacaktır.

Gerçek şu ki, Evrende Dünya'dakinden biraz farklı koşullar var. Serinin çekim kuvveti o kadar büyüktür ki, madde inanılmaz derecede sıkıştırılmıştır.

Atomun yapısını dikkate aldığımızda, atomlar arası dünyadaki mesafelerin bir bakıma gördüğümüz kozmosu anımsattığı görülecektir. Gezegenlerin, yıldızların ve diğerlerinin yeterince uzak mesafede olduğu yerler. Gerisi boşluk tarafından işgal edilmiştir. Atomların sahip olduğu bu yapıdır ve güçlü yerçekimiyle bu mesafe oldukça azalır. Bazı temel parçacıkların diğerlerine "bastırılmasına" kadar.

Nötron yıldızları - uzayın süper yoğun nesneleri

Dünyamızın ötesini arayarak, nötron yıldızlarındaki uzaydaki en ağır maddeyi tespit edebiliriz.

Bunlar, olası yıldız evrimi türlerinden biri olan oldukça benzersiz uzay sakinleridir. Bu tür nesnelerin çapı 10 ila 200 kilometre arasındadır ve kütlesi Güneşimize eşit veya 2-3 kat daha fazladır.

Bu kozmik cisim esas olarak sıvı nötronlardan oluşan bir nötron çekirdeğinden oluşur. Bilim adamlarının bazı varsayımlarına göre sağlam durumda olması gerekirken, günümüzde güvenilir bir bilgi mevcut değildir. Bununla birlikte, sıkıştırma yeniden dağılımına ulaşan nötron yıldızlarının, daha sonra 10 43 -10 45 jul mertebesinde devasa bir enerji salınımına dönüştüğü bilinmektedir.

Böyle bir yıldızın yoğunluğu, örneğin Everest Dağı'nın ağırlığıyla karşılaştırılabilir. Kibrit kutusu. Bunlar bir milimetreküpte yüz milyarlarca tondur. Örneğin madde yoğunluğunun ne kadar yüksek olduğunu daha açık bir şekilde ortaya koymak için kütlesi 5,9 × 1024 kg olan gezegenimizi ele alalım ve onu bir nötron yıldızına “çevirelim”.

Sonuç olarak yoğunluğa uyum sağlamak için nötron yıldızı 7-10 santimetre çapında sıradan bir elma boyutuna küçültülmesi gerekir. Merkeze doğru ilerledikçe benzersiz yıldız nesnelerinin yoğunluğu artar.

Katmanlar ve maddenin yoğunluğu

Bir yıldızın dış katmanı manyetosfer ile temsil edilir. Hemen altında, maddenin yoğunluğu zaten santimetre küp başına bir ton mertebesine ulaşıyor. Dünya hakkındaki bilgimiz göz önüne alındığında, şu an keşfedilen elementlerin en ağır maddesidir. Ancak hemen sonuca varmayın.

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 konusunu incelemeye devam edelim uzay cisimleri. Daha sonra metalin özelliklerine sahip olan ancak davranış ve yapı bakımından büyük olasılıkla benzer olan bir katman gelir. Kristaller, Dünya'nın maddelerinin kristal kafesinde gördüğümüzden çok daha küçüktür. 1 santimetrelik bir kristal dizisi oluşturmak için 10 milyardan fazla element yerleştirmeniz gerekecek. Bu katmandaki yoğunluk, dış katmandaki yoğunluktan bir milyon kat daha fazladır. Bir yıldızın en ağır meselesi değildir. Bunu, yoğunluğu öncekinden bin kat daha fazla olan, nötron bakımından zengin bir katman takip ediyor.

Bir nötron yıldızının çekirdeği ve yoğunluğu

Aşağıda çekirdek var, burada yoğunluk maksimuma ulaşıyor - üstteki katmandan iki kat daha yüksek. Çekirdek madde Gök cismi fizik tarafından bilinen tüm temel parçacıklardan oluşur. Böylece uzaydaki en ağır madde arayışında yıldızın çekirdeğine yaptığımız yolculuğun sonuna geldik.

Öyle görünüyor ki, Evrendeki yoğunluğu benzersiz olan maddeleri arama görevi tamamlanmış durumda. 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 kendilerinin bileşeni olduğu gerçeğine rakip olabilirler. Kara deliklerin çekim kuvvetinin o kadar güçlü olduğunu ve ışığın kaçamayacağını unutmayın.

Bilim adamlarının varsayımlarına göre uzay-zaman bölgesine çekilen madde o kadar sıkışıyor ki aradaki boşluklar temel parçacıklar kalmıyor.

Ne yazık ki, olay ufkunun ötesinde (yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altındaki ışığın ve herhangi bir nesnenin ayrılamadığı sözde sınır) Kara delik) parçacık akışı emisyonlarına dayalı tahminlerimizi ve dolaylı varsayımlarımızı takip edin.

Bazı bilim insanları olay ufkunun ötesinde uzay ve zamanın karıştığını öne sürüyor. Başka bir Evrene "geçiş" olabileceklerine dair bir görüş var. Belki de bu gerçeğe karşılık geliyor, ancak bu sınırların ötesinde tamamen yeni yasalarla başka bir alanın açılması da oldukça mümkün. Zamanın mekânla birlikte “yer” değiştireceği bir alan. Geleceğin ve geçmişin konumu yalnızca takip seçimiyle belirlenir. Sağa veya sola gitme tercihimiz gibi.

Evrende kara deliklerde zaman yolculuğu konusunda ustalaşmış uygarlıkların olması potansiyel olarak mümkündür. Belki gelecekte Dünya gezegenindeki insanlar zaman yolculuğunun sırrını keşfedecekler.

Çevremizdeki dünya çok daha fazla gizemle doludur, 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 önünüzde bu türden sadece 25 eşsiz bileşikten oluşan bir seçki var!

25. Elmaslar

Herkes olmasa da neredeyse herkes bunu kesin olarak biliyor. Elmaslar yalnızca en çok saygı duyulan değerli taşlardan biri değil, aynı zamanda Dünya üzerindeki en sert minerallerden biridir. Mohs ölçeğinde (bir mineralin çizilmeye verdiği tepkiyle değerlendirmenin yapıldığı bir sertlik ölçeği) elmas 10. sırada listelenir. Ölçekte 10 pozisyon bulunmaktadır ve 10. derece son ve en zor derecedir. Elmaslar o kadar serttir ki ancak diğer elmaslarla çizilebilirler.

24. Caaerostris darwini örümcek türünün tuzak ağları


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 kırılma deformasyonu gibi özellikler açısından test edildi. darbe dayanımı, çekme mukavemeti ve Young modülü (malzemenin esnemeye, elastik deformasyon sırasında sıkışmaya direnme özelliği) ve tüm bu göstergeler için ağ kendini en şaşırtıcı şekilde gösterdi. Ayrıca Darwin örümceğinin tuzak ağı inanılmaz derecede hafiftir. Örneğin gezegenimizi Caaerostris 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 en hafif köpüklerden biridir lifli malzemeler Dünyada sadece birkaç mikron çapında karbon tüplerden oluşan bir ağdır. Aerografit polistirenden 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 metalik cam


Fotoğraf: “pixabay”

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü ve Berkeley Laboratuvarı'ndan (Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Berkeley Laboratuvarı) bilim adamlarından oluşan bir ekip, yeni tür Dayanıklılık ve sünekliğin neredeyse mükemmel bir kombinasyonunu birleştiren metal cam. Yeni malzemenin benzersiz olmasının nedeni, kimyasal yapısının mevcut camsı malzemelerin kırılganlığını başarılı bir şekilde maskelemesi ve yüksek bir dayanıklılık eşiğini koruyabilmesi ve sonuçta bu sentetik yapının yorulma mukavemetini önemli ölçüde arttırmasıdır.

21. Tungsten karbür


Fotoğraf: “pixabay”

Tungsten karbür inanılmazdır Katı madde yüksek aşınma direnci ile. Belirli koşullar altında bu bileşiğin çok kırılgan olduğu kabul edilir, ancak ağır yük altında kendini kayma bantları şeklinde 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 yapımında kullanılan ana malzemelerden biridir. Bu bileşik, düşük maliyeti, olağanüstü refrakterliği ve yüksek sertliği ile bilinir ve bu nedenle genellikle mermileri saptırması, kesmesi veya diğer sert malzemeleri öğütmesi gereken ekipman veya teçhizatın imalatında kullanılır. 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 benzer süper sert bir malzemedir, ancak aynı zamanda bir takım ayırt edici avantajlara da sahiptir: yüksek sıcaklık stabilitesi ve kimyasal direnç. Kübik bor nitrür, yüksek sıcaklıkların etkisi altında bile demir ve nikelde çözünmezken, aynı koşullar altında elmas da devreye girer. kimyasal reaksiyonlar yeterince hızlı. Aslında bu, endüstriyel taşlama takımlarında kullanımı açısından faydalıdır.

18. Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen yüksek yoğunluk(UHMWPE), Dyneema elyaf markası


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 özelliği sudan hafif olması ve aynı zamanda mermileri de durdurabilmesidir! Dyneema elyaflarından üretilen kablo ve halatlar suda batmaz, yağlamaya ihtiyaç duymaz 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 gösterir. Ayrıca yüksek ısı direnci ve korozyon direncine sahip olmaları onları uçak, 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 termoplastikler gibi ısıtıldığında 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 türdür ahşap malzeme ki bu çelikten bile daha güçlüdür! 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 tabağı" tipi salyangoz dişleri


Fotoğraf: “pixabay”

Daha önce size, bir zamanlar gezegendeki en dayanıklı biyolojik materyal olarak kabul edilen Darwin örümceğinin tuzak ağından bahsetmiştik. Ancak yakın zamanda yapılan bir araştırma, deniz salyangozunun bilim tarafından bilinen en dayanıklı biyolojik madde olduğunu gösterdi. Evet bu dişler Caaerostris darwini'nin ağından daha güçlüdür. Ve bu şaşırtıcı değil çünkü çok küçük deniz canlıları sert kayaların yüzeyinde büyüyen alglerle beslenir ve yiyecekleri kaynak Bu hayvanların çok çalışması gerekiyor. 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 ve 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 sıcaklık erimesi zordur 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, yüksek mukavemetli bir elyaftır. araba lastikleri fren balataları, kablolar, protez ve ortopedik ürünler, vücut zırhları, koruyucu giysi kumaşları, gemi yapımı ve insansız hava araçlarının parçaları 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. Yüksek yoğunluklu ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen, "Spectra" elyaf markası (Spectra)


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

UHMWPE aslında çok dayanıklı plastik. UHMWPE markası Spectra ise bu göstergede çeliğe göre 10 kat daha üstün, en yüksek aşınma direncine sahip hafif bir elyaftır. Kevlar gibi spektrum da vücut zırhı ve koruyucu kask üretiminde kullanılıyor. UHMWPE ile birlikte dainimo spektrumu gemi inşası ve taşımacılık endüstrilerinde popülerdir.

9. Grafen


Fotoğraf: “pixabay”

Grafen, karbonun allotropik bir modifikasyonudur ve yalnızca bir atom kalınlığındaki kristal kafesi o kadar güçlüdür ki çelikten 200 kat daha serttir. Grafen benziyor streç film ancak onu parçalamak neredeyse imkansız bir iştir. Bir grafen levhayı delmek için, içine bir kalem yapıştırmanız gerekir; bu kalemin üzerindeki yükü, tüm bir okul otobüsünün ağırlığıyla dengelemeniz gerekir. İyi şanlar!

8. Karbon nanotüp kağıdı


Fotoğraf: “pixabay”

Nanoteknoloji sayesinde bilim insanları insan saçından 50.000 kat daha ince kağıt yapmayı başardılar. Karbon nanotüp tabakaları çelikten 10 kat daha hafiftir, ancak en şaşırtıcı yanı 500 kat daha güçlü olmalarıdır! Makroskobik nanotüp plakalar, süperkapasitör elektrotların üretimi için en umut verici olanlardır.

7. Metal mikro şebeke


Fotoğraf: “pixabay”

İşte dünyanın en hafif metali! Metal mikro ızgara, köpükten 100 kat daha hafif olan sentetik gözenekli bir malzemedir. Ama ona izin ver dış görünüş Aldanmayın, bu mikro ızgaralar aynı zamanda inanılmaz derecede güçlüdür ve bu da onları her türlü mühendislik uygulamasında kullanım için büyük bir potansiyel haline getirir. Mükemmel amortisörler ve ısı yalıtıcıları yapmak için kullanılabilirler ve inanılmaz yetenek Bu metalin büzülmesi ve orijinal durumuna dönmesi, enerji depolamak için kullanılmasına olanak sağlar. Üretimde metal mikro kafesler de aktif olarak kullanılıyor çeşitli detaylar Amerikan şirketi Boeing'in uçakları için.

6. Karbon nanotüpleri


Fotoğraf: Kullanıcı Mstroeck / en.wikipedia

Yukarıda ultra güçlü makroskobik karbon nanotüp plakalardan bahsetmiştik. Ama bu nasıl bir malzeme? Aslında bunlar bir tüpe sarılmış grafen düzlemleridir (9. nokta). Sonuç, çok çeşitli uygulamalara yönelik 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 değiştirdi ve olağanüstü sertlik, ısı direnci, düşük yoğunluk ve düşük ısı iletkenliği ile karakterize ediliyor. İnanılmaz bir şekilde, grafen aerojel havadan 7 kat daha hafiftir! Eşsiz bileşik, %90 sıkıştırmadan sonra bile orijinal şeklini geri kazanabilir ve airbrush'ı emmek için kullanılan yağın ağırlığının 900 katına kadar emebilir. Belki gelecekte bu malzeme sınıfı bu türlere karşı mücadelede yardımcı olacaktır. çevre felaketleri petrol sızıntıları gibi.

4. İsimsiz materyal, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nün (MIT) gelişimi


Fotoğraf: “pixabay”

Siz bunu okurken, MIT'deki 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 birçok parametrede elmasları geride bırakıyor. 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 elmastan daha sert doğal bir maddedir. Üstelik bu muhteşem mineral elmastan %58'e kadar daha serttir! Wurtzit bor nitrür gibi bu bileşik de son derece nadirdir. Bazen lonsdaleit, grafit içeren meteorların Dünya ile çarpışması sırasında oluşur.

En hafif ve en dayanıklı malzemeler inşaatın geleceği olarak adlandırılıyor. Bu malzemeler, tıbbi teknolojiden ulaşıma kadar insan yaşamının her alanında daha fazla enerji verimliliğine sahip ve çevre dostu tesisler yaratılmasına yardımcı olacak.

Pek çok kişi arasında yenilikçi malzemelerÇok uzun zaman öncesine kadar sadece bir fantezi gibi görünen, özellikle gelişmiş ve umut verici olan:

3 boyutlu grafen

Saf karbondan yapılan bu ultra ince grafen, dünyadaki en güçlü malzemelerden biri olarak kabul ediliyor. Ancak yakın zamanda Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar iki boyutlu grafeni üç boyutlu bir yapıya dönüştürmeyi başardılar. Süngerimsi yapıya sahip yeni bir malzeme yarattılar. 3D grafenin yoğunluğu çeliğin yoğunluğunun yalnızca yüzde 5'i kadardır ancak özel yapısı sayesinde çelikten 10 kat daha güçlüdür.

Yaratıcılara göre 3D grafenin birçok alanda büyük uygulama potansiyeli var.

Yaratma teknolojisine gelince, polimerlerden yapısal betona kadar diğer malzemelere de uygulanabiliyor. Bu, yalnızca daha güçlü ve daha hafif yapıların üretilmesine değil, aynı zamanda daha fazla yalıtım özelliklerine sahip olmasına da olanak sağlayacaktır. Ayrıca gözenekli yapılar su filtreleme sistemlerinde veya kimyasal tesis atıklarında kullanılabilir.

Karabina

Geçtiğimiz baharda bir grup Avusturyalı araştırmacı, bilinen en güçlü malzeme olan ve hatta grafeni bile aşan bir karbon türü olan Carbyne'i başarıyla sentezledi.

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

Aerografit

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

Airbrush

Grafen aerojel olarak da bilinen bu hafif malzeme yoğunluğu yalnızca 0,16 mlg / cm3 olup, havanın yoğunluğundan 7,5 kat daha azdır. Ayrıca oldukça elastik bir malzeme olup ağırlığının 900 katına kadar yağ ve su emebilmektedir. Airbrush'ın bu özelliği çok önemlidir: okyanuslardaki petrol sızıntılarını emebilecektir.

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

Siteye abone olun

Arkadaşlar, ruhumuzu siteye koyduk. Bunun için teşekkürler
Bu güzelliği keşfettiğiniz için. İlham ve tüylerim diken diken olduğu için teşekkürler.
Bize katılın Facebook Ve Temas halinde

Mukavemetin tanımı, malzemelerin dış kuvvetler ve iç gerilime yol açan faktörler sonucunda tahribata karşı direnç gösterme yeteneğini ifade eder. Yüksek mukavemetli malzemeler geniş bir uygulama alanına sahiptir. Doğada sadece ben var değilim sert metaller ve dayanıklı ahşap türleri değil, aynı zamanda yapay olarak oluşturulmuş yüksek mukavemetli malzemeler. Pek çok insan dünyadaki en sert malzemenin elmas olduğuna inanıyor ama bu gerçekten doğru mu?

Genel bilgi:

Açılış tarihi - 60'ların başı;

Öncüler - Sladkov, Kudryavtsev, Korshak, Kasatkin;

Yoğunluk - 1,9-2 g / cm3.

Son zamanlarda Avusturyalı bilim insanları, karbon atomlarının sp hibridizasyonuna dayanan, karbonun allotropik bir formu olan karabinanın sürdürülebilir bir üretiminin kurulmasına yönelik çalışmaları tamamladılar. Güç göstergeleri elmastan 40 kat daha yüksektir. Bununla ilgili bilgiler bilimsel basılı süreli yayın "Doğa Malzemeleri" nin sayılarından birinde yer aldı.

Özelliklerini kapsamlı bir şekilde inceledikten sonra bilim adamları, dayanıklılık açısından daha önce keşfedilen ve üzerinde çalışılan herhangi bir malzemeyle karşılaştırılamayacağını açıkladılar. Ancak üretim sürecinde önemli zorluklar ortaya çıktı: Karabina yapısı uzun zincirler halinde bir araya getirilmiş karbon atomlarından oluşuyor ve bunun sonucunda üretim sürecinde parçalanmaya başlıyor.

Belirlenen engeli ortadan kaldırmak için Viyana'daki devlet üniversitesinden fizikçiler, karabinanın sentezlendiği özel bir koruyucu kaplama oluşturdular. Gibi koruyucu kaplama Grafen katmanları kullanıldı, üst üste dizildi ve bir "termos" haline getirildi. Fizikçiler kararlı şekiller elde etmeye çalışırken, bir malzemenin elektriksel özelliklerinin atom zincirinin uzunluğundan etkilendiğini keşfettiler.

Araştırmacılar, karabinayı koruyucu bir kaplamadan zarar görmeden nasıl çıkaracaklarını henüz öğrenmediler, bu nedenle yeni bir malzeme üzerindeki çalışmalar devam ediyor, bilim adamları yalnızca atom zincirlerinin göreceli stabilitesine göre yönlendiriliyor.

Karbin, kaşifleri Sovyet kimyagerleri olan, az çalışılmış bir karbon allotropik modifikasyonudur: A.M. Sladkov, Yu.P. Kudryavtsev, V.V. Korshak ve V.I. Kasatochkin. Deneyin sonucu hakkında bilgi Detaylı Açıklama Materyalin 1967'deki keşfi, en büyük bilimsel dergilerden biri olan "SSCB Bilimler Akademisi Raporları" sayfalarında yayınlandı. On beş yıl sonra, Amerikan bilimsel dergisi Science'da Sovyet kimyagerlerinin elde ettiği sonuçlara şüphe uyandıran bir makale yayınlandı. Karbonun az çalışılmış allotropik modifikasyonuna atanan sinyallerin, silikat safsızlıklarının varlığıyla ilişkili olabileceği ortaya çıktı. Yıllar geçtikçe yıldızlararası uzayda da benzer sinyaller bulundu.

Genel bilgi:

Öncüler - Geim, Novoselov;

Isı iletkenliği - 1 TPa.

Grafen, atomların altıgen bir kafes halinde birleştirildiği, karbonun iki boyutlu allotropik bir modifikasyonudur. Grafenin yüksek mukavemetine rağmen katmanının kalınlığı 1 atomdur.

Materyalin öncüleri Rus fizikçiler Andrey Geim ve Konstantin Novoselov'du. Bilim insanları kendi ülkelerinde maddi destek bulamayınca Hollanda ile Büyük Britanya Birleşik Krallığı ve Kuzey İrlanda'ya taşınmaya karar verdiler. 2010 yılında bilim adamlarına Nobel Ödülü verildi.

Alanı bire eşit olan bir grafen tabakasında metrekare ve kalınlığı bir atom olduğundan, ağırlığı dört kilograma kadar olan nesneler serbestçe tutulur. Grafen oldukça dayanıklı bir malzeme olmasının yanı sıra oldukça esnektir. Gelecekte, bu özelliklere sahip bir malzemeden, kalın bir çelik halattan daha düşük mukavemete sahip olmayan iplikler ve diğer halat yapılarını örmek mümkün olacaktır. Belirli koşullar altında Rus fizikçilerin keşfettiği malzeme, kristal yapıdaki hasarla baş edebiliyor.

Genel bilgi:

Açılış yılı - 1967;

Renk - kahverengi-sarı;

Ölçülen yoğunluk - 3,2 g/cm3;

Sertlik - Mohs ölçeğine göre 7-8 birim.

Bir göktaşı hunisinde bulunan lonsdaleitin yapısı elmasa benzer, her iki malzeme de karbonun allotropik modifikasyonlarıdır. Büyük olasılıkla patlama sonucunda göktaşının bileşenlerinden biri olan grafit lonsdaleite dönüştü. Malzemenin keşfi sırasında bilim adamları yüksek sertlik göstergelerine dikkat etmediler, ancak içinde yabancı madde yoksa hiçbir şekilde aşağılık olmayacağı kanıtlandı. yüksek sertlik elmas.

Bor nitrür hakkında genel bilgi:

Yoğunluk - 2,18 g / cm3;

Erime noktası - 2973 santigrat derece;

Kristal yapı - altıgen kafes;

Isı iletkenliği - 400 W / (m × K);

Sertlik - Mohs ölçeğine göre 10 birimden az.

Borun nitrojenle birleşimi olan wurtzite bor nitrürün temel farklılıkları termal ve kimyasal direnç ve yangına dayanıklılıktır. Malzeme farklı kristal formda olabilir. Örneğin grafit en yumuşak fakat stabildir, kozmetolojide kullanılır. sfalerit yapısı kristal kafes elmaslara benzer, ancak yumuşaklık açısından daha düşüktür ve daha iyi kimyasal ve termal dirence sahiptir. Wurtzit bor nitrürün bu özellikleri, yüksek sıcaklıktaki işlemlere yönelik ekipmanlarda kullanılmasını mümkün kılar.

Genel bilgi:

Sertlik - 1000 Gn / m2;

Güç - 4 Gn / m2;

Metalik camın keşfedildiği yıl 1960'tır.

Metalik cam, sertlik indeksi yüksek, atom seviyesinde düzensiz bir yapıya sahip bir malzemedir. Metalik camın yapısı ile sıradan cam arasındaki temel fark, yüksek elektrik iletkenliğidir. Bu tür malzemeler katı hal reaksiyonu, hızlı soğutma veya iyon ışınlaması sonucu elde edilir. Bilim adamları, mukavemeti çelik alaşımlarından 3 kat daha fazla olan amorf metalleri icat etmeyi öğrendiler.

Genel bilgi:

Elastik sınır - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ / m2.

Genel bilgi:

Darbe dayanımı KST - 0,25-0,3 MJ / m2;

Elastik sınır - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ / m2.

Maraging çelikleri, sünekliğini kaybetmeden yüksek darbe dayanımına sahip demir alaşımlarıdır. Bu özelliklerine rağmen malzeme tutmaz. keskin kenar. Isıl işlemle elde edilen alaşımlar, mukavemetini intermetalik bileşiklerden alan düşük karbonlu maddelerdir. Alaşımın bileşimi nikel, kobalt ve diğer karbür oluşturucu elementleri içerir. Bu tür yüksek mukavemetli, yüksek alaşımlı çeliğin işlenmesi kolaydır, bunun nedeni bileşimindeki düşük karbon içeriğidir. Bu özelliklere sahip bir malzeme havacılık alanında da uygulama alanı bulmuştur; roket gövdeleri için kaplama olarak kullanılmaktadır.

Osmiyum

Genel bilgi:

Açılış yılı - 1803;

Kafes yapısı altıgendir;

Isı iletkenliği - (300 K) (87,6) W / (m × K);

Erime noktası - 3306 K.

Yüksek mukavemete sahip parlak mavimsi beyaz bir metal platinoidlere aittir. Osmiyum, yüksek atom yoğunluğuna, olağanüstü refrakterliğe, kırılganlığa, yüksek mukavemete, sertliğe ve mekanik strese ve agresif etkilere karşı dirence sahiptir. çevre, cerrahide, ölçüm teknolojisinde, kimya endüstrisinde, elektron mikroskobunda, roket teknolojisinde ve elektronik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Genel bilgi:

Yoğunluk - 1,3-2,1 t/m3;

Karbon fiberin mukavemeti 0,5-1 GPa'dır;

Yüksek mukavemetli karbon fiberin elastiklik modülü 215 GPa'dır.

Karbon-karbon kompozitleri, karbon fiberlerle güçlendirilmiş bir karbon matrisinden oluşan malzemelerdir. Kompozitlerin temel özellikleri yüksek mukavemet, esneklik ve darbe dayanımıdır. Yapı kompozit malzemeler tek yönlü veya üç boyutlu olabilir. Bu özelliklerinden dolayı kompozitler yaygın olarak kullanılmaktadır. çeşitli alanlar havacılık endüstrisi de dahil.

Genel bilgi:

Örümceğin resmi keşif yılı 2010'dur;

>Tülbentin darbe dayanımı 350 MJ/m3'tür.

İlk kez Afrika yakınlarında, ada devleti Madagaskar'da devasa ağlar ören bir örümcek keşfedildi. Resmi olarak bu örümcek türü 2010 yılında keşfedildi. Bilim adamları her şeyden önce eklembacaklıların ördüğü ağlarla ilgilendiler. Taşıyıcı iplik üzerindeki dairelerin çapı iki metreye kadar ulaşabilir. Darwin'in ağı, havacılık ve otomotiv endüstrisinde kullanılan sentetik Kevlar'dan daha dayanıklıdır.

Genel bilgi:

Isı iletkenliği - 900-2300 W / (m × K);

11 GPa - 3700-4000 santigrat derece basınçta erime sıcaklığı;

Yoğunluk - 3,47-3,55 g / cm3;

Kırılma indisi 2,417-2,419'dur.

Eski Yunanca'da elmas "yok edilemez" anlamına gelir, ancak bilim adamları onu güç açısından aşan 9 element daha keşfettiler. Elmasın sıradan bir ortamda sonsuz varlığına rağmen, yüksek sıcaklıkta ve inert bir gazda grafite dönüşebilir. Elmas, en yüksek sertlik değerlerinden birine sahip olan (Mohs ölçeğinde) bir referans elementtir. Pek çok değerli taş gibi, güneş ışığına maruz kaldığında parlamasını sağlayan ışıldama özelliğine sahiptir.