Az ember tevékenysége során különféle minőségű anyagokat és anyagokat használ. És nem lényegtelen az erejük és a megbízhatóságuk. Ebben a cikkben a természet legkeményebb anyagairól és a mesterségesen létrehozott anyagokról lesz szó.
Közös szabvány
Az anyag szilárdságának meghatározására a Mohs-skálát használják – egy skálát, amely az anyag keménységét a karcolásra való reakciója alapján értékeli. A laikusok számára a legkeményebb anyag a gyémánt. Meg fogsz lepődni, de ez az ásvány csak valahol a 10. helyen áll a legkeményebbek között. Átlagosan egy anyagot szuperkeménynek tekintünk, ha értéke meghaladja a 40 GPa-t. Ezenkívül a világ legkeményebb anyagának azonosításakor figyelembe kell venni annak eredetét is. Ugyanakkor a szilárdság és a tartósság gyakran attól függ, hogy külső tényezők milyen hatást gyakorolnak rá.
A legkeményebb anyag a Földön
Ebben a részben a szokatlan kristályszerkezetű kémiai vegyületekre fogunk figyelni, amelyek sokkal erősebbek, mint a gyémántok, és megkarcolhatják azt. hozzukA 6 legkeményebb mesterséges anyag, a legkevésbé keménytől kezdve.
- Szén-nitrid - bór. A modern kémia ezen vívmányának szilárdsági indexe 76 GPa.
- A grafén aerogél (aerographene) a levegőnél hétszer könnyebb anyag, amely 90%-os tömörítés után visszaadja alakját. Elképesztően strapabíró anyag, amely saját tömegének 900-szorosát is képes felszívni folyadékot vagy akár olajat is. Ezt az anyagot olajszennyezések esetén tervezik használni.
- A grafén egyedülálló találmány és a világegyetem legtartósabb anyaga. Egy kicsit többet róla alább.
- A Carbin egy allotróp szén lineáris polimerje, amelyből szupervékony (1 atomos) és szupererős csöveket készítenek. Hosszú ideig senki sem tudott ilyen 100 atomnál hosszabb csövet építeni. A Bécsi Egyetem osztrák tudósainak azonban sikerült leküzdeniük ezt az akadályt. Ezenkívül, ha korábban a karabélyt kis mennyiségben szintetizálták, és nagyon drága volt, ma már tonnában is szintetizálható. Ez új távlatokat nyit az űrtechnológia és azon túl is.
- Az Elbor (kingsongite, cubonite, borazon) egy nanodesignált vegyület, amelyet ma széles körben használnak a fémfeldolgozásban. Keménység - 108 GPa.
A fullerit a legkeményebb anyag a Földön, amelyet ma ismer az ember. 310 GPa-os szilárdságát az biztosítja, hogy nem egyedi atomokból, hanem molekulákból áll. Ezek a kristályok könnyen megkarcolnak egy gyémántot, mint egy vajkés
Az emberi kéz csodája
A grafén az emberiség másik találmánya, amely a szén allotróp módosulatán alapul. Egy atom vastag vékony filmnek tűnik, de 200-szor erősebb, mint az acél, kivételes rugalmassággal.
A grafénről azt mondják, hogy az elefántnak a ceruza hegyére kell állnia ahhoz, hogy átszúrja. Ugyanakkor az elektromos vezetőképessége 100-szor nagyobb, mint a számítógépes chipek szilíciuma. Hamarosan elhagyja a laboratóriumokat, és napelemek, mobiltelefonok és modern számítógépes chipek formájában belép a mindennapi életbe.
A természeti anomáliák két nagyon ritka eredménye
A természetben nagyon ritka vegyületek, amelyek hihetetlen erősséggel rendelkeznek.
- A bór-nitrid olyan anyag, amelynek kristályai sajátos wurtzit alakúak. Terhelések alkalmazásával a kristályrácsban lévő atomok közötti kapcsolatok újraelosztásra kerülnek, ami 75%-kal növeli a szilárdságot. A keménységi index 114 GPa. Ez az anyag a vulkánkitörések során keletkezik, a természetben nagyon kicsi.
- A lonsdaleite (a fő képen) egy allotróp szénvegyület. Az anyagot egy meteoritkráterben találták, és feltehetően grafitból keletkezett a robbanás körülményei között. A keménységi index 152 GPa. Ritkán előfordul a természetben.
A vadvilág csodái
Bolygónk élőlényei között vannak olyanok, akiknek van valami egészen különleges.
- A Caaerostris darwini webje. A Darwin pók által kibocsátott szál erősebb az acélnál éskeményebb, mint a kevlár. Ezt a webet használták a NASA tudósai az űrvédőruhák fejlesztése során.
- Kagylófogak Tengeri sánta – rostos szerkezetüket most a bionika vizsgálja. Olyan erősek, hogy lehetővé teszik, hogy a puhatestű letépje a kőbe nőtt algákat.
Vas nyírfa
A természet másik csodája a Schmidt-féle nyír. Fája a legkeményebb biológiai eredetű természetes anyag. A Távol-Keleten, a Kedrovaya Pad Természetvédelmi Területen nő, és szerepel a Vörös Könyvben. Szilárdsága a vaséhoz és az öntöttvaséhoz hasonlítható. De nincs kitéve a korróziónak és a bomlásnak.
A Schmidt nyírfa széles körben való felhasználását, amelyen még a golyó sem tud áthatolni, rendkívüli ritkasága gátolja.
A legkeményebb fémek
Ez egy kék-fehér fém – króm. De erőssége a tisztaságától függ. A természetben 0,02%-ot tartalmaz, ami egyáltalán nem olyan kicsi. Szilikát kőzetekből nyerik ki. A Földre hulló meteoritok is sok krómot tartalmaznak.
Korrózióálló, hőálló és tűzálló. A króm számos ötvözetben (krómacél, nikróm) található, amelyeket széles körben használnak az iparban és a korróziógátló dekorációs bevonatokban.
Együtt erősebbek
Egy fém jó, de néhány kombináció elképesztő tulajdonságokat adhat az ötvözetnek.
A titán és arany szupererős ötvözete az egyetlen olyan erős anyag, amely biológiailag kompatibilis az élő szövetekkel. A béta-Ti3Au ötvözet olyan erős, hogy azlehetetlen mozsárban őrölni. Már ma is világos, hogy ez a jövő a különféle implantátumoknak, műízületeknek és csontoknak. Emellett fúrásnál, sportfelszereléseknél és életünk sok más területén is alkalmazható.
A palládium, ezüst és néhány fémötvözet szintén hasonló tulajdonságokkal rendelkezhet. A C altech Intézet tudósai ma dolgoznak ezen a projekten.
A jövő gombolyanként 20 dollárért
Mi a legkeményebb anyag, amit ma bárki megvásárolhat az utcán? Mindössze 20 dollárért 6 méter Braeön szalagot vásárolhat. 2017 óta a Dustin McWilliams gyártótól kapható. A kémiai összetételt és az előállítási módot szigorúan bizalmasan kezelik, de a minősége lenyűgöző.
szalaggal bármit rögzíthetünk. Ehhez körbe kell tekerni a rögzítendő részeket, közönséges öngyújtóval fel kell melegíteni, a műanyag kompozíciót a kívánt formára kell adni és kész. Lehűlés után a kötés 1 tonnás terhelést fog kibírni.
Kemény és lágy egyaránt
2017-ben információ jelent meg egy csodálatos anyag létrehozásáról - a legkeményebb és legpuhább egyszerre. Ezt a metaanyagot a Michigani Egyetem tudósai találták fel. Sikerült megtanulniuk, hogyan kell ellenőrizni az anyag szerkezetét, és különféle tulajdonságokat mutatni.
Például, ha autókat készítenek vele, a karosszéria merev lesz mozgás közben, és puha ütközéskor. A test elnyeli az érintkezési energiát és védi az utast.
