ในกิจกรรมของเขา คนใช้คุณสมบัติต่างๆ ของสารและวัสดุ และไม่สำคัญคือความแข็งแกร่งและความน่าเชื่อถือ บทความนี้จะกล่าวถึงวัสดุที่ยากที่สุดในธรรมชาติและวัสดุที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยธรรมชาติ
มาตรฐานทั่วไป
เพื่อตรวจสอบความแข็งแรงของวัสดุ มาตราส่วน Mohs ถูกใช้ - มาตราส่วนสำหรับประเมินความแข็งของวัสดุโดยปฏิกิริยาต่อการขีดข่วน สำหรับคนธรรมดา วัสดุที่แข็งที่สุดคือเพชร คุณจะประหลาดใจ แต่แร่นี้เป็นเพียงที่ที่ 10 ในหมู่ที่ยากที่สุด โดยเฉลี่ยแล้ววัสดุจะถือว่ายอดเยี่ยมมากหากค่าของมันสูงกว่า 40 GPa นอกจากนี้ เมื่อระบุวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก ควรคำนึงถึงธรรมชาติของแหล่งกำเนิดด้วย ในขณะเดียวกัน ความแข็งแกร่งและความทนทานมักขึ้นอยู่กับผลกระทบของปัจจัยภายนอกที่มีต่อมัน
วัสดุที่แข็งที่สุดในโลก
ในส่วนนี้ เราจะให้ความสนใจกับสารประกอบเคมีที่มีโครงสร้างผลึกที่ไม่ธรรมดาซึ่งมีความแข็งแกร่งกว่าเพชรมากและอาจขีดข่วนได้ มาเอากันวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้นที่แข็งที่สุด 6 อันดับแรก เริ่มจากวัสดุที่แข็งน้อยที่สุด
- คาร์บอนไนไตรด์-โบรอน. ความสำเร็จของเคมีสมัยใหม่นี้มีดัชนีความแข็งแกร่งของ 76 GPa
- Grapene airgel (แอโรกราฟีน) เป็นวัสดุที่เบากว่าอากาศถึง 7 เท่า ซึ่งจะคืนรูปร่างหลังจากการบีบอัด 90% วัสดุที่ทนทานอย่างน่าทึ่งซึ่งสามารถดูดซับน้ำหนักของตัวเองได้ถึง 900 เท่าในของเหลวหรือแม้แต่ในน้ำมัน วัสดุนี้วางแผนที่จะใช้ในการรั่วไหลของน้ำมัน
- กราฟีนเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ไม่เหมือนใครและเป็นวัสดุที่ทนทานที่สุดในจักรวาล เพิ่มเติมเกี่ยวกับเขาด้านล่างเล็กน้อย
- Carbin เป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นของคาร์บอนอัลโลทรอปิกซึ่งทำจากท่อที่บางมาก (1 อะตอม) และแข็งแกร่งเป็นพิเศษ เป็นเวลานานแล้วที่ไม่มีใครสามารถสร้างท่อที่มีความยาวมากกว่า 100 อะตอมได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียจากมหาวิทยาลัยเวียนนาสามารถเอาชนะอุปสรรคนี้ได้ นอกจากนี้ หากคาร์ไบน์รุ่นก่อนถูกสังเคราะห์ในปริมาณน้อยและมีราคาแพงมาก วันนี้ก็สามารถสังเคราะห์เป็นตันได้ นี่เป็นการเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับเทคโนโลยีอวกาศและอื่น ๆ
- Elbor (kingsongite, cubonite, borazone) เป็นสารประกอบที่ออกแบบด้วยนาโนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันในการแปรรูปโลหะ ความแข็ง - 108 GPa.
ฟูลเลอร์ไรท์เป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลกที่มนุษย์รู้จักในปัจจุบัน ความแข็งแกร่งของ 310 GPa นั้นทำให้แน่ใจได้ว่ามันไม่ได้ประกอบด้วยอะตอมแต่ละตัว แต่ประกอบด้วยโมเลกุล คริสตัลเหล่านี้จะขูดเพชรได้ง่ายเหมือนมีดเนย
ปาฏิหาริย์ของมือมนุษย์
กราฟีนเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์อีกชนิดหนึ่งที่มีพื้นฐานมาจากการดัดแปลงคาร์บอนแบบ allotropic ดูเหมือนฟิล์มบางที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว แต่แข็งแกร่งกว่าเหล็กถึง 200 เท่า พร้อมความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ
มันเกี่ยวกับกราฟีนที่เค้าว่ากันว่าเพื่อที่จะเจาะมัน ช้างต้องยืนบนปลายดินสอ ในขณะเดียวกันค่าการนำไฟฟ้าก็สูงกว่าซิลิคอนของชิปคอมพิวเตอร์ถึง 100 เท่า อีกไม่นานก็จะออกจากห้องทดลองและเข้าสู่ชีวิตประจำวันในรูปแบบของแผงโซลาร์เซลล์ โทรศัพท์มือถือ และชิปคอมพิวเตอร์สมัยใหม่
สองผลลัพธ์ที่หายากมากของความผิดปกติในธรรมชาติ
ในธรรมชาติมีสารประกอบที่หายากมากซึ่งมีความแข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่อ
- โบรอนไนไตรด์เป็นสารที่ผลึกมีรูปร่างเฉพาะของเวิร์ทไซท์ ด้วยการใช้โหลด การเชื่อมต่อระหว่างอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัลจะถูกกระจาย เพิ่มความแรง 75% ดัชนีความแข็งคือ 114 GPa สารนี้เกิดขึ้นจากการปะทุของภูเขาไฟ ซึ่งมีขนาดเล็กมากในธรรมชาติ
- Lonsdaleite (ในภาพหลัก) เป็นสารประกอบคาร์บอน allotropic วัสดุดังกล่าวถูกพบในปล่องอุกกาบาตและคาดว่าน่าจะก่อตัวจากกราไฟต์ภายใต้สภาวะที่เกิดการระเบิด ดัชนีความแข็งคือ 152 GPa ไม่ค่อยพบในธรรมชาติ
สิ่งมหัศจรรย์ของสัตว์ป่า
ในบรรดาสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้ มีคนที่มีความพิเศษมากมาย
- เว็บของ Caaerostris darwini ด้ายที่แมงมุมของดาร์วินปล่อยออกมานั้นแข็งแกร่งกว่าเหล็กและแข็งกว่าเคฟลาร์ เว็บนี้เป็นเว็บที่นักวิทยาศาสตร์ของ NASA นำไปใช้ในการพัฒนาชุดป้องกันอวกาศ
- ฟันหอย ลิงทะเล - โครงสร้างเส้นใยของพวกมันกำลังได้รับการศึกษาโดยไบโอนิค พวกมันแข็งแกร่งมากจนปล่อยให้หอยฉีกสาหร่ายที่โตเป็นหิน
ต้นเบิร์ช
ความอัศจรรย์ของธรรมชาติอีกอย่างคือต้นเบิร์ชของชมิดท์ ไม้ของมันคือวัสดุธรรมชาติที่แข็งที่สุดจากแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ มันเติบโตในตะวันออกไกลในเขตอนุรักษ์ธรรมชาติ Kedrovaya Pad และมีชื่ออยู่ในสมุดปกแดง ความแข็งแรงเทียบเท่าเหล็กและเหล็กหล่อ แต่ไม่อยู่ภายใต้การกัดกร่อนและผุ
การใช้ไม้เบิร์ชชมิดท์อย่างแพร่หลาย ซึ่งแม้แต่กระสุนยังเจาะไม่ได้ ก็ยังถูกขัดขวางด้วยความหายากเป็นพิเศษ
โลหะที่แข็งที่สุด
โลหะสีน้ำเงิน-ขาว-โครเมียม แต่ความแข็งแกร่งของมันขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของมัน โดยธรรมชาติแล้ว มันมี 0.02% ซึ่งไม่เล็กเลย สกัดจากหินซิลิเกต อุกกาบาตที่ตกลงสู่พื้นโลกยังมีโครเมียมอยู่เป็นจำนวนมาก
ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน และทนไฟ โครเมียมพบได้ในโลหะผสมหลายชนิด (เหล็กโครเมียม นิโครม) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและในการเคลือบตกแต่งป้องกันการกัดกร่อน
แข็งแกร่งขึ้นด้วยกัน
โลหะหนึ่งชิ้นก็ดี แต่บางชุดก็สามารถให้คุณสมบัติที่น่าทึ่งของโลหะผสมได้
โลหะผสมไททาเนียมและทองที่แข็งแกร่งมากเป็นวัสดุที่แข็งแรงเพียงชนิดเดียวที่พิสูจน์แล้วว่าเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต โลหะผสม beta-Ti3Au นั้นแข็งแกร่งมากเป็นไปไม่ได้ที่จะบดในครก วันนี้เป็นที่แน่ชัดแล้วว่านี่คืออนาคตของการปลูกถ่าย ข้อต่อเทียม และกระดูกต่างๆ นอกจากนี้ยังนำไปใช้กับการเจาะ อุปกรณ์กีฬา และด้านอื่นๆ ในชีวิตของเราได้อีกด้วย
โลหะผสมของแพลเลเดียม เงิน และเมทัลลอยด์บางชนิดสามารถมีคุณสมบัติที่คล้ายกันได้เช่นกัน นักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน C altech กำลังทำงานในโครงการนี้ในวันนี้
อนาคตที่ $20 เข็น
สิ่งที่ยากที่สุดที่ทุกคนในท้องถนนสามารถซื้อได้ในวันนี้คืออะไร? ในราคาเพียง $20 คุณสามารถซื้อเทป Braeön ได้ยาว 6 เมตร ตั้งแต่ปี 2017 ได้มีการจำหน่ายจากผู้ผลิต Dustin McWilliams องค์ประกอบทางเคมีและวิธีการผลิตถูกเก็บไว้เป็นความลับ แต่คุณภาพนั้นน่าทึ่งมาก
ติดอะไรก็ได้ด้วยเทปกาว เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะต้องพันรอบชิ้นส่วนเพื่อยึด ให้ความร้อนด้วยไฟแช็คธรรมดา ส่วนประกอบพลาสติกจะต้องได้รูปทรงที่ต้องการ หลังจากเย็นตัวแล้ว ข้อต่อจะรับน้ำหนักได้ 1 ตัน
ทั้งแข็งและนิ่ม
ในปี 2560 มีข้อมูลเกี่ยวกับการสร้างวัสดุที่น่าอัศจรรย์ ที่แข็งที่สุดและนิ่มที่สุดในเวลาเดียวกัน metamaterial นี้ถูกคิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน พวกเขาสามารถเรียนรู้วิธีควบคุมโครงสร้างของวัสดุและทำให้มันแสดงคุณสมบัติต่างๆ ได้
เช่น เวลาใช้งานสร้างรถ ตัวรถจะแข็งเมื่อเคลื่อนที่ และนุ่มนวลเมื่อชนกัน ร่างกายดูดซับพลังงานสัมผัสและปกป้องผู้โดยสาร
