In seinen Aktivitäten verwendet eine Person verschiedene Qualitäten von Stoffen und Materialien. Und nicht unwichtig ist ihre Stärke und Zuverlässigkeit. Die härtesten Materialien in der Natur und künstlich hergestellte werden in diesem Artikel besprochen.
Common Standard
Zur Bestimmung der Festigkeit des Materials wird die Mohs-Skala verwendet - eine Skala zur Beurteilung der Härte eines Materials anhand seiner Reaktion auf Kratzer. Für den Laien ist das härteste Material Diamant. Sie werden überrascht sein, aber dieses Mineral ist nur irgendwo auf dem 10. Platz unter den härtesten. Im Durchschnitt gilt ein Material als superhart, wenn seine Werte über 40 GPa liegen. Darüber hinaus sollte bei der Identifizierung des härtesten Materials der Welt auch die Art seiner Herkunft berücksichtigt werden. Gleichzeitig hängen Festigkeit und H altbarkeit oft von der Einwirkung äußerer Faktoren ab.
Das härteste Material der Erde
In diesem Abschnitt widmen wir uns chemischen Verbindungen mit einer ungewöhnlichen Kristallstruktur, die viel stärker als Diamanten sind und diese durchaus zerkratzen können. Lassen Sie uns bringenTop 6 der härtesten künstlichen Materialien, beginnend mit dem am wenigsten harten.
- Kohlenstoffnitrid - Bor. Diese Errungenschaft der modernen Chemie hat einen Festigkeitsindex von 76 GPa.
- Graphen-Aerogel (Aerographen) ist ein Material, das 7-mal leichter als Luft ist und seine Form nach 90 % Kompression wieder annimmt. Ein erstaunlich langlebiges Material, das auch das 900-fache seines Eigengewichts an Flüssigkeit oder sogar Öl aufnehmen kann. Dieses Material soll bei Ölunfällen verwendet werden.
- Graphen ist eine einzigartige Erfindung und das h altbarste Material im Universum. Etwas mehr über ihn weiter unten.
- Carbin ist ein lineares Polymer aus allotropem Kohlenstoff, aus dem superdünne (1 Atom) und superstarke Röhren hergestellt werden. Lange Zeit war niemand in der Lage, eine solche Röhre mit einer Länge von mehr als 100 Atomen zu bauen. Aber österreichische Wissenschaftler der Universität Wien haben es geschafft, diese Barriere zu überwinden. Wenn früher Karabiner in kleinen Mengen synthetisiert wurden und sehr teuer waren, ist es heute möglich, ihn in Tonnen zu synthetisieren. Dies eröffnet neue Horizonte für die Weltraumtechnologie und darüber hinaus.
- Elbor (Kingsongit, Cubonit, Borazon) ist eine nanodesignte Verbindung, die heute in der Metallverarbeitung weit verbreitet ist. Härte - 108 GPa.
Fullerite ist das härteste Material auf der Erde, das dem Menschen heute bekannt ist. Seine Stärke von 310 GPa wird dadurch gewährleistet, dass es nicht aus einzelnen Atomen, sondern aus Molekülen besteht. Diese Kristalle zerkratzen einen Diamanten leicht wie ein Buttermesser
Das Wunder der Menschenhand
Graphen ist eine weitere Erfindung der Menschheit, die auf allotropen Modifikationen von Kohlenstoff basiert. Es sieht aus wie ein dünner Film, der ein Atom dick ist, aber 200 Mal stärker als Stahl, mit außergewöhnlicher Flexibilität.
Es geht um Graphen, von dem man sagt, dass ein Elefant auf der Spitze eines Bleistifts stehen muss, um es zu durchbohren. Gleichzeitig ist seine elektrische Leitfähigkeit 100-mal höher als die des Siliziums von Computerchips. Schon bald wird es Labore verlassen und in Form von Solarmodulen, Handys und modernen Computerchips in den Alltag eintreten.
Zwei sehr seltene Ergebnisse von Anomalien in der Natur
In der Natur gibt es sehr seltene Verbindungen mit unglaublicher Kraft.
- Bornitrid ist eine Substanz, deren Kristalle eine bestimmte Wurtzitform haben. Durch das Aufbringen von Lasten werden die Verbindungen zwischen den Atomen im Kristallgitter neu verteilt, wodurch die Festigkeit um 75 % erhöht wird. Der Härteindex beträgt 114 GPa. Diese Substanz wird bei Vulkanausbrüchen gebildet und ist in der Natur sehr klein.
- Lonsdaleite (im Hauptfoto) ist eine allotrope Kohlenstoffverbindung. Das Material wurde in einem Meteoritenkrater gefunden und soll sich unter den Bedingungen der Explosion aus Graphit gebildet haben. Der Härteindex beträgt 152 GPa. Selten in der Natur zu finden.
Wunder der Tierwelt
Unter den Lebewesen auf unserem Planeten gibt es welche, die etwas ganz Besonderes haben.
- Netz von Caaerostris darwini. Der Faden, den Darwins Spinne abgibt, ist stärker als Stahl undhärter als Kevlar. Es war dieses Netz, das NASA-Wissenschaftler bei der Entwicklung von Weltraumschutzanzügen in Anspruch genommen haben.
- Muschelzähne Meeresschnecke - ihre faserige Struktur wird jetzt von der Bionik untersucht. Sie sind so stark, dass sie es der Molluske ermöglichen, die im Stein eingewachsenen Algen abzureißen.
Eisenbirke
Ein weiteres Wunderwerk der Natur ist die Schmidt-Birke. Sein Holz ist das härteste Naturmaterial biologischen Ursprungs. Sie wächst im Fernen Osten im Naturschutzgebiet Kedrovaya Pad und ist im Roten Buch aufgeführt. Die Festigkeit ist vergleichbar mit Eisen und Gusseisen. Aber es unterliegt weder Korrosion noch Verfall.
Die allgegenwärtige Verwendung von Schmidt-Birkenholz, das selbst Kugeln nicht durchdringen können, wird durch seine außergewöhnliche Seltenheit behindert.
Das härteste aller Metalle
Das ist ein blauweißes Metall - Chrom. Aber seine Stärke hängt von seiner Reinheit ab. In der Natur enthält es 0,02 %, was gar nicht so wenig ist. Es wird aus Silikatgestein gewonnen. Meteoriten, die auf die Erde fallen, enth alten ebenfalls viel Chrom.
Es ist korrosionsbeständig, hitzebeständig und feuerfest. Chrom kommt in vielen Legierungen (Chromstahl, Nichrom) vor, die in der Industrie und in dekorativen Korrosionsschutzbeschichtungen weit verbreitet sind.
Gemeinsam stärker
Ein Metall ist gut, aber einige Kombinationen können der Legierung erstaunliche Eigenschaften verleihen.
Eine superstarke Legierung aus Titan und Gold ist das einzige starke Material, das sich als biokompatibel mit lebendem Gewebe erwiesen hat. Die Beta-Ti3Au-Legierung ist so stark, dass sieunmöglich im Mörser zu mahlen. Schon heute ist klar, dass dies die Zukunft verschiedener Implantate, künstlicher Gelenke und Knochen ist. Darüber hinaus kann es beim Bohren, bei Sportgeräten und in vielen anderen Bereichen unseres Lebens angewendet werden.
Eine Legierung aus Palladium, Silber und einigen Halbmetallen kann ebenfalls ähnliche Eigenschaften haben. Wissenschaftler des C altech Institute arbeiten heute an diesem Projekt.
Die Zukunft für 20 $ pro Knäuel
Was ist das härteste Material, das man heute auf der Straße kaufen kann? Für nur 20 US-Dollar können Sie 6 Meter Braeön-Klebeband kaufen. Seit 2017 wird sie vom Hersteller Dustin McWilliams angeboten. Die chemische Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren werden streng vertraulich behandelt, aber seine Qualitäten sind erstaunlich.
Alles kann mit Klebeband befestigt werden. Dazu muss es um die zu befestigenden Teile gewickelt, mit einem gewöhnlichen Feuerzeug erhitzt, die Kunststoffmasse in die gewünschte Form gebracht werden und fertig. Nach dem Abkühlen hält die Verbindung einer Belastung von 1 Tonne stand.
sowohl hart als auch weich
Im Jahr 2017 erschienen Informationen über die Entstehung eines erstaunlichen Materials - das härteste und weichste zugleich. Dieses Metamaterial wurde von Wissenschaftlern der University of Michigan erfunden. Es gelang ihnen, zu lernen, wie man die Struktur des Materials kontrolliert und ihm verschiedene Eigenschaften verleiht.
Zum Beispiel, wenn es zum Erstellen von Autos verwendet wird, wird der Körper starr sein, wenn er sich bewegt, und weich, wenn er kollidiert. Der Körper absorbiert Kontaktenergie und schützt den Passagier.
