Cea mai dură substanță naturală. Cel mai durabil material din lume este carabina. Minunile vieții sălbatice

Lumea din jurul nostru este încă plină de multe mistere, dar chiar și fenomenele și substanțele cunoscute oamenilor de știință de mult timp nu încetează să uimească și să încânte. Admirăm culorile strălucitoare, ne bucurăm de gusturi și folosim proprietățile tot felul de substanțe care ne fac viața mai confortabilă, mai sigură și mai plăcută. În căutarea celor mai fiabile și puternice materiale, omul a făcut multe descoperiri incitante, iar în fața ta o selecție de doar 25 de astfel de compuși unici!

25. Diamante

Dacă nu toată lumea, atunci aproape toată lumea știe asta cu siguranță. Diamantele nu sunt doar una dintre cele mai venerate pietre prețioase, ci și unul dintre cele mai dure minerale de pe Pământ. Pe scara Mohs (o scară de duritate în care o evaluare este dată de reacția unui mineral la zgâriere), diamantul este listat pe a 10-a linie. Există 10 poziții în scară, iar al 10-lea este ultimul și cel mai greu grad. Diamantele sunt atât de dure încât pot fi zgâriate doar cu alte diamante.

24. Pânze de capcană ale speciei de păianjen Caaerostris darwini


Fotografie: pixabay

E greu de crezut, dar rețeaua păianjenului Caerostris darwini (sau păianjenul lui Darwin) este mai puternică decât oțelul și mai tare decât Kevlarul. Această rețea a fost recunoscută drept cel mai dur material biologic din lume, deși acum are un potențial competitor, dar datele nu au fost încă confirmate. Fibra de păianjen a fost testată pentru caracteristici precum deformarea la rupere, rezistența la impact, rezistența la tracțiune și modulul Young (proprietatea unui material de a rezista la întindere, compresie în timpul deformării elastice), iar în toți acești indicatori, pânza s-a arătat într-un mod uimitor. În plus, pânza de capcană a păianjenului Darwin este incredibil de ușoară. De exemplu, dacă ne înfășuram planeta cu fibre de Caaerostris darwini, greutatea unui fir atât de lung va fi de doar 500 de grame. Rețele atât de lungi nu există, dar calculele teoretice sunt pur și simplu uimitoare!

23. Aerografit


Foto: BrokenSphere

Această spumă sintetică este unul dintre cele mai ușoare materiale fibroase din lume și este o rețea de tuburi de carbon de doar câțiva microni în diametru. Aerografitul este de 75 de ori mai ușor decât polistirenul, dar în același timp mult mai puternic și mai ductil. Poate fi comprimat până la de 30 de ori dimensiunea inițială fără a afecta structura sa extrem de elastică. Datorită acestei proprietăți, spuma de airgrafit poate rezista la sarcini de până la 40.000 de ori greutatea proprie.

22. Sticla paladiu metalica


Fotografie: pixabay

O echipă de oameni de știință de la California Institute of Technology și Berkeley Lab (California Institute of Technology, Berkeley Lab) a dezvoltat un nou tip de sticlă metalică care combină o combinație aproape perfectă de rezistență și ductilitate. Motivul unicității noului material constă în faptul că structura sa chimică maschează cu succes fragilitatea materialelor sticloase existente, menținând în același timp un prag de rezistență ridicat, care în cele din urmă crește semnificativ rezistența la oboseală a acestei structuri sintetice.

21. Carbură de wolfram


Fotografie: pixabay

Carbura de tungsten este un material incredibil de dur, cu rezistență ridicată la uzură. În anumite condiții, acest compus este considerat foarte fragil, dar sub sarcină mare prezintă proprietăți plastice unice, manifestându-se sub formă de benzi de alunecare. Datorită tuturor acestor calități, carbura de tungsten este utilizată la fabricarea vârfurilor de perforare a armurii și a diverselor echipamente, inclusiv tot felul de freze, discuri abrazive, burghie, freze, burghie și alte unelte de tăiere.

20. Carbură de siliciu


Foto: Tiia Monto

Carbura de siliciu este unul dintre principalele materiale folosite la fabricarea tancurilor de luptă. Acest compus este cunoscut pentru costul său scăzut, refractaritatea remarcabilă și duritatea ridicată și, prin urmare, este adesea folosit la fabricarea de echipamente sau unelte care trebuie să devieze gloanțe, să taie sau să șlefuiască alte materiale dure. Carbura de siliciu produce abrazivi, semiconductori și chiar incrustații excelente în bijuterii care imită diamantele.

19. Nitrură de bor cubică


Foto: wikimedia commons

Nitrura de bor cubică este un material foarte dur, asemănător ca duritate cu diamantul, dar are și o serie de avantaje distinctive - stabilitate la temperaturi ridicate și rezistență chimică. Nitrura de bor cubică nu se dizolvă în fier și nichel chiar și sub influența temperaturilor ridicate, în timp ce diamantul în aceleași condiții intră în reacții chimice destul de repede. De fapt, acest lucru este benefic pentru utilizarea sa în instrumentele industriale de șlefuit.

18. Polietilenă cu greutate moleculară ultra mare (UHMWPE), marca din fibre Dyneema


Foto: Justsail

Polietilena cu modul înalt are rezistență la uzură extrem de ridicată, coeficient scăzut de frecare și rezistență ridicată la rupere (fiabilitate la temperaturi scăzute). Astăzi este considerată cea mai puternică substanță fibroasă din lume. Cel mai uimitor lucru la această polietilenă este că este mai ușoară decât apa și poate opri gloanțe în același timp! Cablurile și frânghiile din fibre Dyneema nu se scufundă în apă, nu au nevoie de lubrifiere și nu își schimbă proprietățile atunci când sunt umede, ceea ce este foarte important pentru construcțiile navale.

17. Aliaje de titan


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

Aliajele de titan sunt incredibil de ductile și arată o rezistență uimitoare atunci când sunt întinse. În plus, au rezistență ridicată la căldură și rezistență la coroziune, ceea ce le face extrem de utile în domenii precum avioane, rachete, construcții navale, chimie, alimentare și ingineria transporturilor.

16. Aliaj de metal lichid


Fotografie: pixabay

Dezvoltat în 2003 la Institutul de Tehnologie din California, acest material este renumit pentru rezistența și durabilitatea sa. Numele compusului este asociat cu ceva fragil și lichid, dar la temperatura camerei este de fapt neobișnuit de dur, rezistent la uzură, nu se teme de coroziune și se transformă atunci când este încălzit, ca materialele termoplastice. Principalele domenii de aplicare de până acum sunt fabricarea de ceasuri, crose de golf și huse pentru telefoane mobile (Vertu, iPhone).

15. Nanoceluloză


Fotografie: pixabay

Nanoceluloza este izolată din fibrele de lemn și este un nou tip de material lemnos, care este chiar mai rezistent decât oțelul! În plus, nanoceluloza este și mai ieftină. Inovația are un potențial mare și ar putea concura serios cu fibra de sticlă și carbon în viitor. Dezvoltatorii cred că acest material va fi în curând la mare căutare în producția de armuri de armată, ecrane super-flexibile, filtre, baterii flexibile, aerogeluri absorbante și biocombustibili.

14. Dinți de melci de tip „farfurioară de mare”.


Fotografie: pixabay

Mai devreme, v-am povestit deja despre pânza de capcană a păianjenului lui Darwin, care a fost odată recunoscut drept cel mai durabil material biologic de pe planetă. Cu toate acestea, un studiu recent a arătat că limpeta este cea mai durabilă substanță biologică cunoscută de știință. Da, acești dinți sunt mai puternici decât pânza lui Caaerostris darwini. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece micile creaturi marine se hrănesc cu algele care cresc pe suprafața stâncilor dure, iar aceste animale trebuie să muncească din greu pentru a separa hrana de stâncă. Oamenii de știință sunt de părere că în viitor vom putea folosi exemplul structurii fibroase a dinților limpetelor în industria ingineriei și vom începe să construim mașini, bărci și chiar avioane de rezistență sporită, inspirate din exemplul melcilor simpli.

13. Maraging oțel


Fotografie: pixabay

Oțelul Maraging este un aliaj de înaltă rezistență și aliaj înalt, cu o ductilitate și duritate excelente. Materialul este utilizat pe scară largă în știința rachetelor și este folosit pentru a face tot felul de unelte.

12. Osmiu


Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru

Osmiul este un element incredibil de dens și, datorită durității și punctului de topire ridicat, este dificil de prelucrat. De aceea, osmiul este folosit acolo unde durabilitatea și rezistența sunt cel mai apreciate. Aliajele de osmiu se găsesc în contactele electrice, rachete, proiectile militare, implanturi chirurgicale și multe alte aplicații.

11. Kevlar


Foto: wikimedia commons

Kevlarul este o fibră de înaltă tenacitate care se găsește în anvelopele auto, plăcuțele de frână, cablurile, protezele, armurile de corp, țesăturile de îmbrăcăminte de protecție, construcțiile navale și părțile dronei. Materialul a devenit aproape sinonim cu rezistența și este un tip de plastic cu rezistență și elasticitate incredibil de ridicate. Rezistența la tracțiune a Kevlarului este de 8 ori mai mare decât cea a sârmei de oțel și începe să se topească la o temperatură de 450℃.

10. Polietilenă cu greutate moleculară ultra mare de înaltă densitate, marca de fibre „Spectra” (Spectra)


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

UHMWPE este în esență un plastic foarte durabil. Spectra, marca UHMWPE, este, la rândul său, o fibră ușoară cu cea mai mare rezistență la uzură, de 10 ori superioară oțelului în acest indicator. La fel ca și Kevlarul, spectrul este folosit la fabricarea de armuri și căști de protecție. Alături de UHMWPE, spectrul dainimo este popular în industria construcțiilor navale și a transporturilor.

9. Grafen


Fotografie: pixabay

Grafenul este o modificare alotropică a carbonului, iar rețeaua sa cristalină, cu o grosime de doar un atom, este atât de puternică încât este de 200 de ori mai dur decât oțelul. Grafenul arată ca o folie alimentară, dar spargerea lui este o sarcină aproape imposibilă. Pentru a perfora o foaie de grafen, trebuie să înfigeți un creion în ea, pe care va trebui să echilibrați o încărcătură cu greutatea unui întreg autobuz școlar. Noroc!

8. Hârtie cu nanotuburi de carbon


Fotografie: pixabay

Datorită nanotehnologiei, oamenii de știință au reușit să producă hârtie de 50.000 de ori mai subțire decât părul uman. Foile de nanotuburi de carbon sunt de 10 ori mai ușoare decât oțelul, dar cel mai uimitor lucru este că sunt de până la 500 de ori mai puternice! Plăcile de nanotuburi macroscopice sunt cele mai promițătoare pentru fabricarea electrozilor supercondensatori.

7. Microgrilă metalică


Fotografie: pixabay

Iată cel mai ușor metal din lume! Microgridul metalic este un material sintetic poros care este de 100 de ori mai ușor decât spuma. Dar nu lăsați să vă păcălească aspectul, aceste microrețele sunt, de asemenea, incredibil de puternice, ceea ce le face un potențial mare de utilizare în tot felul de aplicații de inginerie. Ele pot fi folosite pentru a face amortizoare și izolatori termici excelente, iar capacitatea uimitoare a acestui metal de a se micșora și de a reveni la starea inițială îi permite să fie folosit pentru a stoca energie. Microrețelele metalice sunt, de asemenea, utilizate în mod activ în producția de diferite piese pentru aeronavele companiei americane Boeing.

6. Nanotuburi de carbon


Foto: utilizator Mstroeck / en.wikipedia

Mai sus, am vorbit deja despre plăci de nanotuburi de carbon macroscopice ultra-rezistente. Dar ce fel de material este acesta? De fapt, acestea sunt avioane de grafen rostogolite într-un tub (al 9-lea punct). Rezultatul este un material incredibil de ușor, rezistent și durabil pentru o gamă largă de aplicații.

5. Aerograf


Foto: wikimedia commons

Cunoscut și sub numele de aerogel cu grafen, acest material este extrem de ușor și puternic în același timp. Noul tip de gel a înlocuit complet faza lichidă cu una gazoasă și se caracterizează prin duritate senzațională, rezistență la căldură, densitate scăzută și conductivitate termică scăzută. Incredibil, aerogelul cu grafen este de 7 ori mai ușor decât aerul! Compusul unic este capabil să-și recapete forma inițială chiar și după o compresie de 90% și poate absorbi de până la 900 de ori greutatea uleiului folosit pentru a absorbi aerograful. Poate că în viitor această clasă de materiale va ajuta în lupta împotriva dezastrelor ecologice, cum ar fi scurgerile de petrol.

4. Material fără nume, dezvoltarea Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT)


Fotografie: pixabay

Pe măsură ce citiți asta, o echipă de oameni de știință de la MIT lucrează pentru a îmbunătăți proprietățile grafenului. Cercetătorii au spus că au reușit deja să transforme structura bidimensională a acestui material în tridimensională. Noua substanță grafenă nu și-a primit încă numele, dar se știe deja că densitatea sa este de 20 de ori mai mică decât cea a oțelului, iar rezistența sa este de 10 ori mai mare decât cea a oțelului.

3. Carabină


Foto: Smokefoot

Chiar dacă este vorba doar de lanțuri liniare de atomi de carbon, carbyne are o rezistență la tracțiune de două ori mai mare decât grafenul și este de trei ori mai dur decât diamantul!

2. Modificare wurtzită cu nitrură de bor


Fotografie: pixabay

Această substanță naturală nou descoperită se formează în timpul erupțiilor vulcanice și este cu 18% mai dură decât diamantele. Cu toate acestea, depășește diamantele într-o serie de alți parametri. Nitrura de bor Wurtzite este una dintre cele două substanțe naturale găsite pe Pământ, care este mai dure decât diamantul. Problema este că există foarte puține astfel de nitruri în natură și, prin urmare, nu sunt ușor de studiat sau aplicat în practică.

1. Lonsdaleite


Fotografie: pixabay

Cunoscut și sub numele de diamant hexagonal, lonsdaleitul este alcătuit din atomi de carbon, dar în această modificare, atomii sunt aranjați ușor diferit. La fel ca nitrura de bor wurtzita, lonsdaleitul este o substanță naturală care este mai dura decât diamantul. În plus, acest mineral uimitor este mai dur decât diamantul cu până la 58%! La fel ca nitrura de bor wurtzita, acest compus este extrem de rar. Uneori, lonsdaleitul se formează în timpul unei coliziuni cu Pământul de meteoriți, care includ grafitul.

Cercetătorii americani de la Universitatea din Indiana Bloomington au reușit să determine substanța, care poate fi cea mai durabilă din univers. Am găsit această substanță în stelele neutronice. Din cauza formei specifice, cercetătorii au numit-o „pastă nucleară”.

Potrivit oamenilor de știință, acest material se formează la aproximativ un kilometru sub suprafața unei stele neutronice: nucleele atomice sunt comprimate atât de aproape încât se contopesc în aglomerări de materie, un amestec dens de neutroni și protoni. Ele sunt de obicei sub formă de picături, tuburi sau foi. Și mai adânc în steaua neutronică, materia nucleară preia complet controlul, după care se formează un nucleu atomic imens.

În procesul de simulare pe computer, experții au estimat forța care trebuie cheltuită pentru a întinde „pasta nucleară”. S-a dovedit că această substanță este mai puternică decât orice altă substanță cunoscută din univers. Fizicienii încă se străduiesc să găsească dovezi reale ale existenței pastei nucleare. Stelele cu neutroni tind să se rotească foarte repede și, ca rezultat, pot emite ondulații în spațiu - unde gravitaționale care îngreunează studierea materialelor care alcătuiesc stelele.

Unul dintre modalitățile prin care oamenii de știință sunt ghidați este acela de a sprijini cercetarea asupra structurilor interne ale stelelor care pot susține existența munților de pe suprafața acestor corpuri cerești. Datorită gravitației puternice, munții nu au de obicei mai mult de câțiva centimetri înălțimi, dar „pasta nucleară” poate contribui la apariția unor nereguli mai mari de câteva zeci de centimetri înălțime.

O hartă a lumii este un lucru familiar pentru noi - încă de la școală, știm totul despre climă, împărțirea în zone și locația unei anumite țări. Însă, recent, oamenii de știință britanici de la Universitatea din Plymouth au făcut o descoperire care va forța, în esență, ca manualele să fie rescrise.

Materialele durabile au o gamă largă de utilizări. Nu există doar cel mai dur metal, ci și cel mai dur și mai puternic lemn, precum și cele mai rezistente materiale artificiale.

Unde sunt folosite cele mai durabile materiale?

Materialele grele sunt folosite în multe domenii ale vieții. Așadar, chimiștii din Irlanda și America au dezvoltat o tehnologie prin care sunt produse fibre textile durabile. Firul acestui material are un diametru de cincizeci de micrometri. Este creat din zeci de milioane de nanotuburi, care sunt legate între ele cu ajutorul unui polimer.

Rezistența la tracțiune a acestei fibre conductoare electric este de trei ori mai mare decât rezistența pânzei păianjenului care țese globul. Materialul rezultat este folosit pentru a face armuri ultra-ușoare și echipamente sportive. Numele unui alt material durabil este ONNEX, creat din ordin al Departamentului de Apărare al SUA. Pe lângă utilizarea sa în producția de veste antiglonț, noul material poate fi folosit și în sistemele de control al zborului, senzori și motoare.

Există o tehnologie dezvoltată de oameni de știință, datorită căreia se obțin materiale durabile, dure, transparente și ușoare prin transformarea aerogelurilor. Pe baza lor, este posibil să se producă armuri ușoare, armuri pentru tancuri și materiale de construcție durabile.

Oamenii de știință de la Novosibirsk au inventat un reactor cu plasmă cu un nou principiu, datorită căruia este posibil să se producă nanotubulenă, un material artificial rezistent. Acest material a fost descoperit acum douăzeci de ani. Este o masă de consistență elastică. Este format din plexuri care nu pot fi văzute cu ochiul liber. Grosimea pereților acestor plexuri este de un atom.

Faptul că atomii sunt oarecum imbricați unul în celălalt, conform principiului „păpușii rusești”, face ca nanotubulul să fie cel mai durabil material cunoscut. Atunci când acest material este adăugat la beton, metal, plastic, rezistența și conductivitatea electrică a acestora sunt îmbunătățite semnificativ. Nanotubulene va contribui la creșterea durabilei mașinilor și a avioanelor. Dacă noul material intră în producție largă, atunci drumurile, casele și echipamentele pot deveni foarte durabile. Va fi foarte greu să le distrugi. Nanotubulena nu a fost încă introdusă în producția pe scară largă din cauza costului foarte ridicat. Cu toate acestea, oamenii de știință de la Novosibirsk au reușit să reducă semnificativ costul acestui material. Acum nanotubulena poate fi produsă nu în kilograme, ci în tone.

Cel mai dur metal

Dintre toate metalele cunoscute, cromul este cel mai dur, dar duritatea sa depinde în mare măsură de puritatea sa. Proprietățile sale sunt rezistența la coroziune, rezistența la căldură și refractaritatea. Cromul este un metal albicios-albastru. Duritatea sa Brinell este de 70-90 kgf/cm2. Punctul de topire al celui mai dur metal este de o mie nouă sute șapte grade Celsius la o densitate de șapte mii două sute de kg / m3. Acest metal se găsește în scoarța terestră în proporție de 0,02 la sută, ceea ce este destul de mult. Se găsește de obicei ca piatră de fier de crom. Cromul este extras din roci de silicat.

Acest metal este folosit în industrie, topirea oțelului cu crom, nicrom și așa mai departe. Este folosit pentru acoperiri anticorozive și decorative. Cromul este foarte bogat în meteoriți de piatră care cad pe Pământ.

Cel mai durabil copac

Există lemn care este mai puternic decât fonta și poate fi comparat cu rezistența fierului. Vorbim despre „Mesteacănul lui Schmidt”. Se mai numește și Mesteacănul de Fier. Omul nu cunoaște un copac mai durabil decât acesta. A fost deschis de un botanist rus pe nume Schmidt, în timp ce se afla în Orientul Îndepărtat.

Lemnul depășește rezistența fontei de o dată și jumătate, rezistența la încovoiere este aproximativ egală cu rezistența fierului. Datorită acestor proprietăți, mesteacănul de fier ar putea înlocui uneori metalul, deoarece acest lemn nu este supus coroziunii și degradarii. Corpul navei, din mesteacăn de fier, nici măcar nu poate fi vopsit, nava nu va fi distrusă de coroziune, nici acțiunea acizilor nu se teme de ea.

Mesteacănul lui Schmidt nu poate fi străpuns de un glonț, nu îl puteți tăia cu un topor. Dintre toți mesteacănii de pe planeta noastră, Mesteacănul de Fier este longeviv - trăiește patru sute de ani. Locul său de creștere este Rezervația Naturală Kedrovaya Pad. Aceasta este o specie rară protejată, care este listată în Cartea Roșie. Dacă nu pentru o asemenea raritate, lemnul rezistent al acestui copac ar putea fi folosit peste tot.

Dar cei mai înalți copaci din lume, sequoia, nu sunt un material foarte durabil.

Cel mai puternic material din univers

Grafenul este cel mai puternic și, în același timp, cel mai ușor material din universul nostru. Aceasta este o placă de carbon, care are o grosime de doar un atom, dar este mai puternică decât diamantul, iar conductivitatea electrică este de o sută de ori mai mare decât siliciul cipurilor de calculator.

În curând grafenul va părăsi laboratoarele științifice. Toți oamenii de știință din lume vorbesc astăzi despre proprietățile sale unice. Așadar, câteva grame de material vor fi suficiente pentru a acoperi un întreg teren de fotbal. Grafenul este foarte flexibil, poate fi pliat, îndoit, rulat.

Domeniile posibile de utilizare sunt panourile solare, telefoanele mobile, ecranele tactile, cipurile de computer super-rapide.
Abonați-vă la canalul nostru în Yandex.Zen

Numirea celei mai dure substanțe din lume nu este atât de ușor pe cât ar părea la început. Cert este că duritatea materialelor poate varia în funcție de unii factori externi. În special, poate, destul de ciudat, să fie diferit atunci când sarcina aplicată se modifică.

Timp de mulți ani, diamantul a fost considerat standardul durității. Totuși, de ce a fost luat în considerare? În lumea materialelor, duritatea sa este încă reperul. Orice lucru care este inferior diamantului ca duritate, dar se apropie de el în acest indicator, se numește superhard. Iar substanțele care sunt mai dure decât diamantul poartă numele mândru de „ultra puternic”.

Și aici mulți cititori se pot îndoi. La urma urmei, nu cu mult timp în urmă, chiar și în școli, ei au învățat că nu există nimic mai greu decât un diamant în natură și mulți și-au amintit acest adevăr. Dar toate adevărurile sunt relative, după cum spun filozofii. S-au schimbat și informațiile despre „cel mai dur diamant” din vremea noastră.

Deci, ce este mai greu decât diamantul?

Să începem cu faptul că diamantele variază și ca duritate. Duritatea materialelor se măsoară în gigapascali (GPa). Deci, pentru diferite diamante, acest indicator poate varia de la 70 la 150 GPa. De acord, răspândirea este foarte semnificativă! Limita superioară a puterii aparține așa-numitelor diamante negre, „carbonado”. În forma lor naturală, se găsesc în cantități extrem de mici în Brazilia și Africa de Sud.

Dacă diamantul „obișnuit” constă dintr-un singur cristal, atunci carbonado-ul este alcătuit dintr-un număr mare de cristale de carbon, între care există goluri. S-a stabilit că aceste diamante nu se formează la presiuni mari, ci la cele obișnuite și se găsesc doar pe suprafața Pământului. O teorie larg răspândită este că carbonados au fost aduși pe planeta noastră de un asteroid care a apărut ca urmare a exploziei unei supernove.

Deci, carbonado este mult mai greu decât un diamant „obișnuit”, dar este totuși un diamant. Și există substanțe care nu sunt deloc diamante, dar sunt mai dure decât ele și chiar mai dure decât carbonado. Aici sunt ei:

• fullerită;
• lonsdaleit;
• nitrură de bor wurtzidă.

Acesta este un material complet artificial care nu se găsește în natură. Duritatea sa este estimată la 310 GPa. Un „creion” realizat din acest material va zgâria cu ușurință o placă de diamant. Fulleritele constau din molecule de fuleren sintetizate în 1985. Pentru această descoperire, autorii ei au primit, de altfel, Premiul Nobel pentru Chimie!

Interesant este că pentru o lungă perioadă de timp, fullerita a fost o substanță incredibil de scumpă și rară, deoarece sinteza ei necesită presiuni monstruos de mari. Dar acum câțiva ani, fizicienii ruși, în colaborare cu francezii, au reușit să ocolească acest obstacol. Acum substanța poate fi creată deja în condiții relativ simple.

Această substanță se numește „diamant hexagonal” deoarece constă din grafit, doar modificat. În natură, se găsește foarte rar în cratere de meteoriți, dar acolo duritatea sa este chiar inferioară celei a carbonado-ului. Totul este despre impuritățile care sunt în mod necesar prezente în mostrele naturale de lonsdaleit.

Pentru ca această substanță să scape de impurități și să obțină duritatea maximă, ea, în prezența unei presiuni enorme. Duritatea lonsdaleitei „pure” este estimată la 170 - 220 GPa.

Nu toți oamenii de știință cred că este mai greu decât diamantul. Cu alte cuvinte, locul al treilea al lui este încă disputat. Cert este că, în starea sa normală, nitrura de bor, deși foarte tare, nu aparține totuși unor substanțe ultra tari, ci super-dure.

Totul se schimbă atunci când se pune presiune asupra structurii sale. Legăturile atomice ale acestei substanțe sunt aranjate în așa fel încât atunci când presiunea crește, se „rearanjează”, iar apoi nitrura de bor devine mai tare decât diamantul!

Astfel, prin definirea celei mai dure substanțe din lume, ne-am familiarizat cu substanțe interesante și, în același timp, am scăpat de mitul obișnuit despre „cel mai dur diamant”.

Știți ce material de pe planeta noastră este considerat cel mai puternic? Știm cu toții de la școală că diamantul este cel mai puternic mineral, dar este departe de a fi cel mai puternic. Duritatea nu este principala proprietate care caracterizează materia. Unele proprietăți pot preveni zgârieturile, în timp ce altele pot promova elasticitatea. Vrei să afli mai multe? Iată o evaluare a materialelor care vor fi foarte greu de distrus.

Diamantul în toată splendoarea lui

Un exemplu clasic de forță, blocat în manuale și capete. Duritatea sa înseamnă rezistență la zgârieturi. Pe scara Mohs (o scară calitativă care măsoară rezistența diferitelor minerale), diamantul are un punctaj 10 (scala merge de la 1 la 10, unde 10 este cea mai dură substanță). Diamantul este atât de dur încât trebuie folosite alte diamante pentru a-l tăia.

O rețea care poate opri un aerobuz

Deseori denumită cea mai complexă substanță biologică din lume (deși această afirmație este acum contestată de inventatori), pânza de păianjen a lui Darwin este mai puternică decât oțelul și mai rigidă decât Kevlarul. Greutatea sa nu este mai puțin remarcabilă: un filament suficient de lung pentru a înconjura Pământul cântărește doar 0,5 kg.

Aerografia într-un pachet obișnuit

Această spumă sintetică este unul dintre cele mai ușoare materiale de construcție din lume. Aerograful este de aproximativ 75 de ori mai ușor decât polistirenul (dar mult mai puternic!). Acest material poate fi comprimat de până la 30 de ori dimensiunea inițială fără a-și compromite structura. Un alt punct interesant: aerograful poate rezista la o masă de 40.000 de ori greutatea proprie.

Sticla în timpul unui test de impact

Această substanță a fost dezvoltată de oamenii de știință din California. Sticla microaliată are o combinație aproape perfectă de rigiditate și rezistență. Motivul pentru aceasta este că structura sa chimică reduce fragilitatea sticlei, dar păstrează rigiditatea paladiului.

Burghiu cu tungsten

Carbura de wolfram este incredibil de dura și are o rigiditate calitativ ridicată, dar este destul de fragilă și poate fi ușor îndoită.

Carbură de siliciu sub formă de cristale

Acest material este folosit la fabricarea armurilor pentru tancurile de luptă. De fapt, este folosit în aproape tot ceea ce poate proteja împotriva gloanțelor. Are un grad de duritate Mohs de 9 și, de asemenea, are un nivel scăzut de dilatare termică.

Structura moleculară a nitrurii de bor

Aproximativ la fel de puternică ca diamantul, nitrura de bor cubică are un avantaj important: este insolubilă în nichel și fier la temperaturi ridicate. Din acest motiv, poate fi folosit pentru prelucrarea acestor elemente (forme diamantate de nitruri cu fier și nichel la temperaturi ridicate).

Cablu Dyneema

Este considerată cea mai puternică fibră din lume. S-ar putea să fii surprins de faptul că dyneema este mai ușor decât apa, dar poate opri gloanțele!

tub din aliaj

Aliajele de titan sunt extrem de flexibile și au rezistențe la tracțiune foarte mari, dar nu au aceeași rigiditate ca aliajele de oțel.

Metalele amorfe își schimbă ușor forma

Liquidmetal a fost dezvoltat de Caltech. În ciuda numelui, acest metal nu este lichid și la temperatura camerei are un nivel ridicat de rezistență și rezistență la uzură. Când sunt încălzite, aliajele amorfe își pot schimba forma.

Hârtia viitoare poate fi mai dură decât diamantele

Această ultimă invenție este realizată din pastă de lemn, având în același timp un grad de rezistență mai mare decât oțelul! Si mult mai ieftin. Mulți oameni de știință consideră nanoceluloza o alternativă ieftină la sticla paladiu și fibra de carbon.

coajă de farfurie

Am menționat mai devreme că păianjenii lui Darwin țes unele dintre cele mai puternice materiale organice de pe Pământ. Cu toate acestea, dinții lapei de mare s-au dovedit a fi chiar mai puternici decât pânzele de păianjen. Dintii de lapa sunt extrem de tari. Motivul acestor caracteristici uimitoare este scopul: colectarea algelor de pe suprafața rocilor și a coralilor. Oamenii de știință cred că în viitor am putea copia structura fibroasă a dinților de lapă și o putem folosi în industria auto, nave și chiar în industria aviației.

Etapă de rachetă în care multe noduri conțin oțeluri maraging

Această substanță combină un nivel ridicat de rezistență și rigiditate fără pierderea elasticității. Aliajele de oțel de acest tip sunt utilizate în tehnologiile de producție aerospațială și industrială.

cristal de osmiu

Osmiul este extrem de dens. Este folosit la fabricarea lucrurilor care necesită un nivel ridicat de rezistență și duritate (contacte electrice, mânere cu vârfuri etc.).

Casca de kevlar a oprit glonțul

Folosit în orice, de la tobe la veste antiglonț, Kevlar este sinonim cu duritatea. Kevlarul este un tip de plastic care are o rezistență la tracțiune extrem de mare. De fapt, este de aproximativ 8 ori mai mare decât cea a sârmei de oțel! De asemenea, poate rezista la temperaturi de aproximativ 450℃.

Conducte Spectra

Polietilena de înaltă performanță este un plastic cu adevărat durabil. Acest fir ușor și puternic poate rezista la o tensiune incredibilă și este de zece ori mai puternic decât oțelul. Similar cu Kevlar, Spectra este folosit și pentru veste rezistente balistice, căști și vehicule blindate.

Ecran flexibil din grafen

O foaie de grafen (un alotrop de carbon) cu grosimea unui atom este de 200 de ori mai puternică decât oțelul. Deși grafenul arată ca celofanul, este cu adevărat uimitor. Ar fi nevoie de un autobuz școlar echilibrat pe un creion pentru a perfora o foaie standard A1 din acest material!

O nouă tehnologie care ne-ar putea revoluționa înțelegerea puterii

Această nanotehnologie este realizată din țevi de carbon, care sunt de 50.000 de ori mai subțiri decât părul uman. Acest lucru explică de ce este de 10 ori mai ușor decât oțelul, dar de 500 de ori mai puternic.

aliajele microlatice sunt utilizate în mod regulat în sateliți

Cel mai ușor metal din lume, microgridul metalic este, de asemenea, unul dintre cele mai ușoare materiale structurale de pe Pământ. Unii oameni de știință susțin că este de 100 de ori mai ușor decât Styrofoam! Un material poros, dar extrem de rezistent, este folosit în multe domenii ale tehnologiei. Boeing a menționat utilizarea sa în producția de avioane, în principal în podele, scaune și pereți.

Model de nanotuburi

Nanotuburile de carbon (CNT) pot fi descrise ca „fibre goale cilindrice fără sudură” care constau dintr-o singură foaie moleculară laminată de grafit pur. Rezultatul este un material foarte ușor. La scară nanometrică, nanotuburile de carbon sunt de 200 de ori mai puternice decât oțelul.

Aerograful fantastic este chiar greu de descris!

Cunoscut și sub numele de aerogel cu grafen. Imaginați-vă puterea grafenului combinată cu ușurința de neimaginat. Aerogelul este de 7 ori mai ușor decât aerul! Acest material incredibil se poate recupera complet după o compresie de peste 90% și poate absorbi până la 900 de ori propria greutate în ulei. Se speră că acest material ar putea fi folosit pentru a curăța scurgerile de petrol.

Clădirea principală a Politehnicii din Massachusetts

La momentul scrierii acestui articol, oamenii de știință de la MIT cred că au descoperit secretul pentru maximizarea rezistenței 2D a grafenului în 3D. Substanța lor, încă nenumită, poate avea aproximativ 5% densitatea oțelului, dar de 10 ori mai mare.

Structura moleculară a carabinei

În ciuda faptului că este un singur lanț de atomi, carabina are rezistența la tracțiune de două ori mai mare decât a grafenului și de trei ori duritatea diamantului.

locul de naștere al nitrurii de bor

Această substanță naturală este produsă în orificiile vulcanilor activi și este cu 18% mai puternică decât diamantul. Este una dintre cele două substanțe naturale care acum s-au dovedit a fi mai dure decât diamantele. Problema este că nu există prea mult din această substanță acolo și acum este dificil de spus cu siguranță dacă această afirmație este 100% adevărată.

Meteoriții sunt principalele surse de lonsdaleit

Cunoscută și sub numele de diamant hexagonal, această substanță este alcătuită din atomi de carbon, dar sunt aranjați diferit. Alături de wurtzită și nitrură de bor, este una dintre cele două substanțe naturale mai dure decât diamantul. De fapt, Londsdaleite este cu 58% mai greu! Totuși, ca și în cazul substanței anterioare, este în volume relativ mici. Uneori apare atunci când meteoriții de grafit se ciocnesc cu planeta Pământ.

Viitorul nu este departe, așa că până la sfârșitul secolului 21 ne putem aștepta la apariția unor materiale ultra-rezistente și ultra-ușoare care vor înlocui Kevlar-ul și diamantele. Între timp, nu putem fi surprinși decât de dezvoltarea tehnologiilor moderne.