Dalam aktivitinya, seseorang menggunakan pelbagai kualiti bahan dan bahan. Dan tidak penting adalah kekuatan dan kebolehpercayaan mereka. Bahan yang paling sukar dalam alam semula jadi dan yang dicipta secara buatan akan dibincangkan dalam artikel ini.
Standard Biasa
Untuk menentukan kekuatan bahan, skala Mohs digunakan - skala untuk menilai kekerasan bahan melalui tindak balasnya terhadap calar. Bagi orang awam, bahan yang paling sukar ialah berlian. Anda akan terkejut, tetapi mineral ini hanya berada di tempat ke-10 antara yang paling sukar. Secara purata, bahan dianggap superhard jika nilainya melebihi 40 GPa. Di samping itu, apabila mengenal pasti bahan yang paling sukar di dunia, sifat asalnya juga harus diambil kira. Pada masa yang sama, kekuatan dan ketahanan selalunya bergantung pada kesan faktor luaran ke atasnya.
Bahan paling sukar di Bumi
Dalam bahagian ini, kita akan memberi perhatian kepada sebatian kimia dengan struktur kristal yang luar biasa, yang jauh lebih kuat daripada berlian dan mungkin mencalarkannya. Jom bawak6 teratas bahan buatan manusia yang paling keras, bermula dengan yang paling sukar.
- Karbon nitrida - boron. Pencapaian kimia moden ini mempunyai indeks kekuatan 76 GPa.
- Grapene airgel (aerographene) ialah bahan 7 kali lebih ringan daripada udara, yang memulihkan bentuknya selepas 90% mampatan. Bahan yang sangat tahan lama yang juga boleh menyerap 900 kali beratnya sendiri dalam cecair atau minyak. Bahan ini dirancang untuk digunakan dalam tumpahan minyak.
- Grapene ialah ciptaan unik dan bahan paling tahan lama di alam semesta. Sedikit lagi tentang dia di bawah.
- Karbin ialah polimer linear karbon alotropik, dari mana tiub super nipis (1 atom) dan sangat kuat dibuat. Untuk masa yang lama, tiada siapa yang dapat membina tiub sedemikian dengan panjang lebih daripada 100 atom. Tetapi saintis Austria dari Universiti Vienna berjaya mengatasi halangan ini. Di samping itu, jika karabin terdahulu disintesis dalam kuantiti yang kecil dan sangat mahal, hari ini adalah mungkin untuk mensintesisnya dalam tan. Ini membuka ufuk baharu untuk teknologi angkasa lepas dan seterusnya.
- Elbor (kingsongit, cubonite, borazone) ialah sebatian reka bentuk nano yang digunakan secara meluas hari ini dalam pemprosesan logam. Kekerasan - 108 GPa.
Fullerite ialah bahan paling keras di Bumi yang diketahui manusia hari ini. Kekuatannya 310 GPa dipastikan oleh fakta bahawa ia tidak terdiri daripada atom individu, tetapi molekul. Kristal ini akan mencalarkan berlian dengan mudah seperti pisau mentega
Keajaiban tangan manusia
Grapene ialah satu lagi ciptaan manusia berdasarkan pengubahsuaian alotropik karbon. Ia kelihatan seperti filem nipis setebal satu atom, tetapi 200 kali lebih kuat daripada keluli, dengan fleksibiliti yang luar biasa.
Mengenai graphene yang mereka katakan bahawa untuk menembusinya, seekor gajah mesti berdiri di atas hujung pensil. Pada masa yang sama, kekonduksian elektriknya adalah 100 kali lebih tinggi daripada silikon cip komputer. Tidak lama lagi, ia akan meninggalkan makmal dan memasuki kehidupan seharian dalam bentuk panel solar, telefon bimbit dan cip komputer moden.
Dua keputusan anomali yang sangat jarang berlaku
Secara semula jadi, terdapat sebatian yang sangat jarang berlaku yang mempunyai kekuatan luar biasa.
- Boron nitride ialah bahan yang kristalnya mempunyai bentuk wurtzite tertentu. Dengan penggunaan beban, sambungan antara atom dalam kekisi kristal diagihkan semula, meningkatkan kekuatan sebanyak 75%. Indeks kekerasan ialah 114 GPa. Bahan ini terbentuk semasa letusan gunung berapi, ia sangat kecil sifatnya.
- Lonsdaleite (dalam foto utama) ialah sebatian karbon alotropik. Bahan itu ditemui di dalam kawah meteorit dan dipercayai terbentuk daripada grafit di bawah keadaan letupan. Indeks kekerasan ialah 152 GPa. Jarang ditemui di alam semula jadi.
Keajaiban hidupan liar
Di antara makhluk hidup di planet kita, ada yang mempunyai sesuatu yang sangat istimewa.
- Web of Caaerostris darwini. Benang yang dikeluarkan labah-labah Darwin lebih kuat daripada keluli danlebih keras daripada kevlar. Laman web inilah yang digunakan oleh saintis NASA dalam pembangunan sut pelindung angkasa lepas.
- Gigi kerang Limpet laut - struktur berserabut mereka kini sedang dikaji oleh bionik. Mereka sangat kuat sehingga membolehkan moluska mengoyakkan alga yang telah tumbuh menjadi batu.
birch besi
Satu lagi keajaiban alam ialah pokok birch Schmidt. Kayunya adalah bahan semula jadi yang paling keras dari asal biologi. Ia tumbuh di Timur Jauh di Rizab Semula Jadi Pad Kedrovaya dan disenaraikan dalam Buku Merah. Kekuatan adalah setanding dengan besi dan besi tuang. Tetapi ia tidak tertakluk kepada kakisan dan pereputan.
Penggunaan kayu birch Schmidt di mana-mana, yang walaupun peluru tidak dapat menembusi, terhalang oleh kelangkaannya yang luar biasa.
Logam yang paling keras
Ini ialah logam biru-putih - krom. Tetapi kekuatannya bergantung pada kesuciannya. Secara semula jadi, ia mengandungi 0.02%, yang tidak begitu kecil. Ia diekstrak daripada batu silikat. Meteorit yang jatuh ke Bumi juga mengandungi banyak kromium.
Ia adalah kalis kakisan, tahan haba dan tahan api. Kromium terdapat dalam banyak aloi (keluli kromium, nichrome) yang digunakan secara meluas dalam industri dan dalam salutan hiasan anti-karat.
Lebih kuat bersama
Satu logam bagus, tetapi beberapa kombinasi boleh memberikan sifat aloi yang menakjubkan.
Aloi titanium dan emas yang sangat kuat ialah satu-satunya bahan kuat yang terbukti biokompatibel dengan tisu hidup. Aloi beta-Ti3Au sangat kuat sehingga iamustahil untuk mengisar dalam mortar. Sudah jelas hari ini bahawa ini adalah masa depan pelbagai implan, sendi dan tulang buatan. Selain itu, ia boleh digunakan pada penggerudian, peralatan sukan dan banyak lagi bidang kehidupan kita.
Ali paladium, perak dan beberapa metaloid juga boleh mempunyai sifat yang serupa. Para saintis dari Institut C altech sedang mengusahakan projek ini hari ini.
Masa depan pada $20 sekeping
Apakah bahan paling sukar yang boleh dibeli oleh sesiapa sahaja di jalanan hari ini? Dengan hanya $20, anda boleh membeli pita Braeön sepanjang 6 meter. Sejak 2017, ia telah dijual daripada pengeluar Dustin McWilliams. Komposisi kimia dan kaedah pengeluaran disimpan dalam keyakinan yang ketat, tetapi kualitinya menakjubkan.
Apa-apa sahaja boleh diikat dengan pita. Untuk melakukan ini, ia mesti dibalut di bahagian yang akan diikat, dipanaskan dengan pemetik api biasa, komposisi plastik mesti diberikan bentuk yang dikehendaki dan itu sahaja. Selepas penyejukan, sendi akan menahan beban 1 tan.
Keras dan lembut
Pada 2017, maklumat muncul tentang penciptaan bahan yang menakjubkan - yang paling keras dan paling lembut pada masa yang sama. Metamaterial ini telah dicipta oleh saintis dari Universiti Michigan. Mereka berjaya mempelajari cara mengawal struktur bahan dan menjadikannya mempamerkan pelbagai sifat.
Sebagai contoh, apabila menggunakannya untuk mencipta kereta, badan akan menjadi tegar apabila bergerak, dan lembut apabila berlanggar. Badan menyerap tenaga sentuhan dan melindungi penumpang.
