En les seves activitats, una persona utilitza diverses qualitats de substàncies i materials. I no és indiferent la seva força i fiabilitat. En aquest article es parlarà dels materials més durs de la natura i dels creats artificialment.
Estàndard comú
Per determinar la resistència del material, s'utilitza l'escala de Mohs, una escala per avaluar la duresa d'un material per la seva reacció a les ratllades. Per als profans, el material més dur és el diamant. Us sorprendrà, però aquest mineral només es troba en el 10è lloc entre els més durs. De mitjana, un material es considera superdur si els seus valors són superiors a 40 GPa. A més, a l'hora d'identificar el material més dur del món, també s'ha de tenir en compte la naturalesa del seu origen. Al mateix temps, la força i la durabilitat sovint depenen de l'impacte dels factors externs.
El material més dur de la Terra
En aquesta secció, prestarem atenció als compostos químics amb una estructura cristal·lina inusual, que són molt més forts que els diamants i poden esgarrapar-lo. Portemels 6 materials artificials més durs, començant pel menys dur.
- Nitrur de carboni - bor. Aquest assoliment de la química moderna té un índex de resistència de 76 GPa.
- L'aerogel de grafè (aerògraf) és un material 7 vegades més lleuger que l'aire, que recupera la seva forma després d'una compressió del 90%. Un material increïblement durador que també pot absorbir 900 vegades el seu propi pes en líquid o fins i tot en oli. Es preveu que aquest material s'utilitzi en vessaments de petroli.
- El grafè és un invent únic i el material més durador de l'univers. Una mica més sobre ell a continuació.
- Carbin és un polímer lineal de carboni al·lotròpic, a partir del qual es fan tubs súper prims (1 àtom) i superforts. Durant molt de temps, ningú va poder construir un tub d'aquest tipus amb una longitud de més de 100 àtoms. Però científics austríacs de la Universitat de Viena van aconseguir superar aquesta barrera. A més, si abans la carabina es sintetitzava en petites quantitats i era molt cara, avui és possible sintetitzar-la en tones. Això obre nous horitzons per a la tecnologia espacial i més enllà.
- Elbor (kingsongita, cubonita, borazone) és un compost nanodissenyat que s'utilitza àmpliament avui en dia en el processament de metalls. Duresa: 108 GPa.
Fullerita és el material més dur de la Terra que coneix l'home avui dia. La seva força de 310 GPa està assegurada pel fet que no està format per àtoms individuals, sinó per molècules. Aquests cristalls ratllaran fàcilment un diamant com un ganivet de mantega
El miracle de les mans humanes
El grafè és un altre invent de la humanitat basat en modificacions al·lotròpiques del carboni. Sembla una pel·lícula fina d'un àtom de gruix, però 200 vegades més resistent que l'acer, amb una flexibilitat excepcional.
Es tracta del grafè que diuen que per perforar-lo, un elefant s'ha de posar sobre la punta d'un llapis. Al mateix temps, la seva conductivitat elèctrica és 100 vegades superior a la del silici dels xips d'ordinador. Molt aviat, abandonarà els laboratoris i entrarà a la vida quotidiana en forma de plaques solars, telèfons mòbils i xips d'ordinador moderns.
Dos resultats molt rars d'anomalies a la natura
A la natura, hi ha compostos molt rars que tenen una força increïble.
- El nitrur de bor és una substància els cristalls de la qual tenen una forma específica de wurtzita. Amb l'aplicació de càrregues, les connexions entre els àtoms de la xarxa cristal·lina es redistribueixen, augmentant la força en un 75%. L'índex de duresa és de 114 GPa. Aquesta substància es forma durant les erupcions volcàniques, és de naturalesa molt petita.
- Lonsdaleite (a la foto principal) és un compost de carboni al·lotròpic. El material es va trobar en un cràter de meteorit i es creu que es va formar a partir de grafit en les condicions de l'explosió. L'índex de duresa és de 152 GPa. Poques vegades es troba a la natura.
Meravelles de la vida salvatge
Entre els éssers vius del nostre planeta, n'hi ha que tenen alguna cosa molt especial.
- Web de Caaerostris darwini. El fil que emet l'aranya de Darwin és més fort que l'acer imés dur que el kevlar. Va ser aquesta xarxa que els científics de la NASA van posar en servei en el desenvolupament de vestits de protecció espacial.
- Dents de cloïssa Lalla de mar - la seva estructura fibrosa està sent estudiada per la biònica. Són tan forts que permeten que el mol·lusc arrenqui les algues que han crescut a la pedra.
Bedoll de ferro
Un altre miracle de la natura és el bedoll de Schmidt. La seva fusta és el material natural d'origen biològic més dur. Creix a l'Extrem Orient a la Reserva Natural de Kedrovaya Pad i figura al Llibre Vermell. La força és comparable al ferro i al ferro colat. Però no està subjecte a corrosió ni deteriorament.
L'ús omnipresent de la fusta de bedoll Schmidt, que fins i tot les bales no poden penetrar, es veu obstaculitzat per la seva raresa excepcional.
El més dur dels metalls
Aquest és un metall blau-blanc - cromat. Però la seva força depèn de la seva puresa. A la natura, conté un 0,02%, que no és gens tan petit. S'extreu de roques de silicat. Els meteorits que cauen a la Terra també contenen molt crom.
És resistent a la corrosió, resistent a la calor i refractari. El crom es troba en molts aliatges (acer al crom, nicrom) que s'utilitzen àmpliament a la indústria i en recobriments decoratius anticorrosius.
Junts més forts
Un metall és bo, però algunes combinacions poden donar-li propietats sorprenents a l'aliatge.
Un aliatge superfort de titani i or és l'únic material fort que ha demostrat ser biocompatible amb els teixits vius. L'aliatge beta-Ti3Au és tan fort queimpossible de moldre en un morter. Avui ja està clar que aquest és el futur de diversos implants, articulacions artificials i ossos. A més, es pot aplicar a la perforació, l'equipament esportiu i moltes altres àrees de la nostra vida.
Un aliatge de pal·ladi, plata i alguns metaloides també poden tenir propietats similars. Científics de l'Institut C altech estan treballant en aquest projecte avui.
El futur a 20 dòlars la madeixa
Quin és el material més difícil que pot comprar avui al carrer? Per només 20 dòlars, podeu comprar 6 metres de cinta Braeön. Des del 2017, està a la venda del fabricant Dustin McWilliams. La composició química i el mètode de producció es mantenen en estricta confidencialitat, però les seves qualitats són sorprenents.
Qualsevol cosa es pot subjectar amb cinta adhesiva. Per fer-ho, s'ha d'embolicar al voltant de les peces a subjectar, escalfar amb un encenedor normal, donar la forma desitjada a la composició plàstica i ja està. Després de refredar-se, la junta suportarà una càrrega d'1 tona.
Tant durs com suaus
L'any 2017, va aparèixer informació sobre la creació d'un material sorprenent, el més dur i el més suau alhora. Aquest metamaterial va ser inventat per científics de la Universitat de Michigan. Van aconseguir aprendre a controlar l'estructura del material i fer-lo exhibir diverses propietats.
Per exemple, quan l'utilitzeu per crear cotxes, la carrosseria serà rígida quan es mogui i suau en xocar. El cos absorbeix l'energia de contacte i protegeix el passatger.
