Em suas atividades, uma pessoa usa várias qualidades de substâncias e materiais. E não menos importante é sua força e confiabilidade. Os materiais mais duros da natureza e os criados artificialmente serão discutidos neste artigo.
Padrão Comum
Para determinar a resistência do material, é utilizada a escala de Mohs - uma escala para avaliar a dureza de um material por sua reação ao risco. Para o leigo, o material mais duro é o diamante. Você ficará surpreso, mas este mineral está apenas em algum lugar no 10º lugar entre os mais difíceis. Em média, um material é considerado superduro se seus valores estiverem acima de 40 GPa. Além disso, ao identificar o material mais duro do mundo, a natureza de sua origem também deve ser levada em consideração. Ao mesmo tempo, a resistência e a durabilidade geralmente dependem do impacto de fatores externos sobre ela.
O material mais duro da Terra
Nesta seção, daremos atenção aos compostos químicos com uma estrutura cristalina incomum, que são muito mais fortes que os diamantes e podem riscá-lo. Vamos trazertop 6 materiais mais duros feitos pelo homem, começando pelos menos duros.
- Nitreto de carbono - boro. Esta conquista da química moderna tem um índice de força de 76 GPa.
- O aerogel de grafeno (aerographene) é um material 7 vezes mais leve que o ar, que recupera sua forma após 90% de compressão. Um material incrivelmente durável que também pode absorver 900 vezes seu próprio peso em líquido ou mesmo óleo. Este material está planejado para ser usado em derramamentos de óleo.
- Grafeno é uma invenção única e o material mais durável do universo. Um pouco mais sobre ele abaixo.
- Carbin é um polímero linear de carbono alotrófico, do qual são feitos tubos superfinos (1 átomo) e superfortes. Por muito tempo, ninguém foi capaz de construir um tubo com mais de 100 átomos de comprimento. Mas cientistas austríacos da Universidade de Viena conseguiram superar essa barreira. Além disso, se antes a carabina era sintetizada em pequenas quantidades e era muito cara, hoje é possível sintetizá-la em toneladas. Isso abre novos horizontes para a tecnologia espacial e além.
- Elbor (kingsongite, cubonite, borazone) é um composto nanoprojetado que é amplamente utilizado hoje no processamento de metais. Dureza - 108 GPa.
Fullerita é o material mais duro da Terra conhecido pelo homem hoje. Sua força de 310 GPa é garantida pelo fato de não consistir em átomos individuais, mas em moléculas. Esses cristais arranham facilmente um diamante como uma faca de manteiga
O milagre das mãos humanas
Grafeno é outra invenção da humanidade baseada em modificações alotrópicas do carbono. Parece um filme fino de um átomo de espessura, mas 200 vezes mais forte que o aço, com excepcional flexibilidade.
É sobre o grafeno que dizem que, para perfurá-lo, um elefante deve ficar na ponta de um lápis. Ao mesmo tempo, sua condutividade elétrica é 100 vezes maior que a do silício dos chips de computador. Muito em breve, sairá dos laboratórios e entrará na vida cotidiana na forma de painéis solares, telefones celulares e modernos chips de computador.
Dois resultados muito raros de anomalias na natureza
Na natureza, existem compostos muito raros que possuem uma força incrível.
- O nitreto de boro é uma substância cujos cristais têm uma forma específica de wurtzita. Com a aplicação de cargas, as conexões entre os átomos na rede cristalina são redistribuídas, aumentando a resistência em 75%. O índice de dureza é de 114 GPa. Esta substância é formada durante as erupções vulcânicas, é muito pequena na natureza.
- Lonsdaleite (na foto principal) é um composto de carbono alotrópico. O material foi encontrado em uma cratera de meteorito e acredita-se que tenha se formado a partir de grafite sob as condições da explosão. O índice de dureza é de 152 GPa. Raramente encontrado na natureza.
Maravilhas da vida selvagem
Entre os seres vivos do nosso planeta, existem aqueles que possuem algo muito especial.
- Web de Caaerostris darwini. O fio que a aranha de Darwin emite é mais forte que o aço emais duro que o kevlar. Foi essa teia que os cientistas da NASA usaram no desenvolvimento de trajes de proteção espacial.
- Dentes de marisco Lapa do mar - a sua estrutura fibrosa está agora a ser estudada pela biónica. Eles são tão fortes que permitem que o molusco arranque as algas que cresceram na pedra.
Bétula de ferro
Outro milagre da natureza é a bétula de Schmidt. Sua madeira é o material natural mais duro de origem biológica. Cresce no Extremo Oriente na Reserva Natural Kedrovaya Pad e está listado no Livro Vermelho. A resistência é comparável ao ferro e ao ferro fundido. Mas não está sujeito à corrosão e deterioração.
O uso ubíquo da madeira de bétula Schmidt, que nem as balas podem penetrar, é dificultado por sua excepcional raridade.
O mais duro dos metais
Este é um metal azul-branco - cromo. Mas sua força depende de sua pureza. Na natureza, contém 0,02%, o que não é tão pequeno. É extraído de rochas silicatadas. Meteoritos caindo na Terra também contêm muito cromo.
É resistente à corrosão, resistente ao calor e refratário. O cromo é encontrado em muitas ligas (aço cromo, nicromo) que são amplamente utilizadas na indústria e em revestimentos decorativos anticorrosivos.
Juntos mais fortes
Um metal é bom, mas algumas combinações podem dar à liga propriedades incríveis.
Uma liga super forte de titânio e ouro é o único material forte que provou ser biocompatível com tecidos vivos. A liga beta-Ti3Au é tão forte queimpossível triturar em um almofariz. Já está claro hoje que este é o futuro de vários implantes, articulações artificiais e ossos. Além disso, pode ser aplicado à perfuração, equipamentos esportivos e muitas outras áreas de nossas vidas.
Uma liga de paládio, prata e alguns metalóides também podem ter propriedades semelhantes. Cientistas do C altech Institute estão trabalhando neste projeto hoje.
O futuro a $20 o novelo
Qual é o material mais duro que alguém na rua pode comprar hoje? Por apenas US$ 20, você pode comprar 6 metros de fita Braeön. Desde 2017, está à venda do fabricante Dustin McWilliams. A composição química e o método de produção são mantidos em estrita confidencialidade, mas suas qualidades são incríveis.
Qualquer coisa pode ser fixada com fita adesiva. Para fazer isso, ele deve ser enrolado nas partes a serem fixadas, aquecido com um isqueiro comum, a composição plástica deve ter a forma desejada e pronto. Após o resfriamento, a junta suportará uma carga de 1 tonelada.
Duro e macio
Em 2017, surgiram informações sobre a criação de um material incrível - o mais duro e macio ao mesmo tempo. Este metamaterial foi inventado por cientistas da Universidade de Michigan. Eles conseguiram aprender a controlar a estrutura do material e fazê-lo exibir várias propriedades.
Por exemplo, ao usá-lo para criar carros, o corpo ficará rígido ao se mover e macio ao colidir. O corpo absorve a energia de contato e protege o passageiro.
