Найтвердіший матеріал у світі

кристал твердіший за алмаз

Споглядаючи найтвердіший у світі матеріал, винайдений людиною, більшість людей одразу згадують алмази. І це, безперечно, один із найжорсткіших матеріалів на планеті. Однак є матеріали, які за довговічністю і міцністю перевершують навіть діаманти.

У цій статті ми розповімо вам, який матеріал є найтвердішим у світі та що робить речовину твердою.

Що таке твердість

найтвердіший матеріал у світі

Коли ми говоримо про чистоту, твердість речовини визначається її атомним і молекулярним складом. Цю композицію можна створити за допомогою нескінченної кількості можливих комбінацій, і конкретна комбінація елементів кожного матеріалу визначає його унікальні хімічні та фізичні властивості.

Завдяки своїй атомній структурі вуглець є виключно унікальним матеріалом. Незважаючи на наявність лише шести протонів у своєму ядрі, вуглець здатний утворювати численні складні зв’язки завдяки універсальності його геометрії. Також варто відзначити здатність вуглецю з'єднуватися з самим собою, особливо при високих тисках, де може утворюватися стабільна кристалічна решітка. За цих ідеальних умов атоми вуглецю можуть створити надзвичайно міцну структуру, відому як алмаз.

З моменту появи нанотехнологій тепер визнано, що існує принаймні шість класифікацій речовин, міцність яких перевищує міцність алмазів. Крім того, дуже ймовірно, що в майбутньому ця сума збільшиться.

Найтвердіший матеріал у світі

найтвердіший матеріал у світі

Вюрцит

Вюрцит славиться своєю винятковою довговічністю, яку часто порівнюють із міцністю затверділої магми вулкана. Використовуючи атоми, відмінні від вуглецю, можна створити кристал з нітридом бору (BN) як один із компонентів. Це створює численні можливості, оскільки п’ятий і сьомий елементи періодичної таблиці об’єднують зусилля. Отримана комбінація може існувати в різних формах, включаючи аморфну ​​(некристалічну), гексагональну (подібну до графіту), кубічну (дещо м’якшу за алмаз) і вюрцит.

З усіх можливих варіацій остаточна форма є найдивнішою та неймовірно важкою для створення. Вюрцит виникає лише під час виверження вулканів і був знайдений в обмежених кількостях, тому його точні властивості твердості не були перевірені у більшому масштабі. Однак вюрцит являє собою інший тип кристалічної решітки, яка є тетраедрою, а не гранецентрованою кубічною. Останнє моделювання показує, що він перевершує алмаз на 18% за твердістю.

Lonsdaleite

Лонсдейліт — це мінерал, твердість якого є предметом інтересу, особливо в галузі дослідження метеоритів. Якщо ми уявимо сценарій, за яким метеорит, що містить вуглець, зокрема графіт, увійде в атмосферу Землі та стикнеться з нашою планетою, було б логічно припустити, що це тіло буде надзвичайно гарячим після удару. Однак правда полягає в тому, що тільки зовнішні шари метеорита будуть піддаватися нагріванню, тоді як внутрішній шар залишається холодним протягом більшої частини його подорожі до Землі.

Під час зіткнення внутрішні сили, що діють, не мають собі рівних у жодному іншому природному явищі на поверхні Землі. Цей величезний тиск змушує графіт зазнавати трансформації, що призводить до висококристалічної структури. На відміну від алмазу, ця структура не кубічна, а гексагональна, що дає твердість, яка перевищує твердість алмазу на 58%.

Dyneema

Dyneema — це волокно, яке, як відомо, міцніше сталі. Відійшовши від натуральних речовин, перейдемо до синтетичних матеріалів. Говорячи про Dyneema, важливо відзначити, що це термопластичний поліетиленовий полімер з надзвичайною характеристикою: його молекулярна маса дуже висока. Більшість молекул складаються з ланцюгів атомів, які мають загальну кількість кілька тисяч атомних одиниць маси (протонів і/або нейтронів).

Однак UHMWPE (поліетилен надвисокої молекулярної маси) містить ланцюги з молекулярною масою в мільйони атомних одиниць маси. Такі довгі ланцюги призводять до посилення міжмолекулярних взаємодій, у результаті чого утворюється Dyneema, неймовірно міцний матеріал. Фактично, він має найвищу ударостійкість серед усіх визнаних термопластів. Цей матеріал настільки міцний, що перевершує всі інші буксирувальні троси на ринку. Він навіть має здатність зупиняти кулі, незважаючи на те, що він легший за воду. Насправді Dyneema в п’ятнадцять разів міцніша за таку ж кількість сталі.

Аморфний металевий сплав або металеве скло

дуже твердий матеріал

Двома найважливішими властивостями всіх фізичних речовин є міцність, або кількість сили, яку вони можуть витримати, і міцність, або їх здатність протистояти руйнуванню. Наведемо для прикладу кераміку: вона міцна, але не дуже тверда; Вони можуть зламатися навіть від незначного удару. Однак у 2011 році група вчених і дослідників відкрила новий тип скла з мікросплаву, що складається з п’яти елементів: фосфору, кремнію, германію, срібла та паладію. Цей інноваційний матеріал міцніший за сталь.

Бакіпапір

З кінця 2-го століття було встановлено, що існує тип вуглецю, більш стійкий, ніж алмази: вуглецеві нанотрубки. Розташувавши атоми вуглецю в шестикутній формі, виходить міцна циліндрична структура, яка є більш стабільною, ніж будь-яка інша структура, відкрита людиною. Кожна нанотрубка має діаметр від 4 до 10 нанометрів, але кожна з них вражаюче міцна та довговічна. Вуглецеві нанотрубки важать лише XNUMX% сталі, але їх міцність у сотні разів більша. Вони також вогнестійкі, мають відмінну теплопровідність і мають помітні електромагнітні екрануючі можливості. Цей матеріал має різні застосування в таких галузях, як фізика матеріалів, електроніка, військові технології та біологія.

Як ви бачите, є матеріали, які позбавили алмаз статусу найтвердішого матеріалу у світі. Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатися більше про найтвердіший матеріал у світі та його характеристики.


Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові для заповнення поля позначені *

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.