Прогресс не стоит на месте. Люди создают новые сверхпрочные материалы, которые используют во всех сферах своей жизнедеятельности. Какие из них достойны составить друг другу конкуренцию и стать участниками нашего ТОПа, читайте ниже.
Паук из коры Дарвина
На Мадагаскаре был обнаружен новый вид пауков – паук из коры Дарвина, который создал самую большую и прочную сеть в мире. Паутина шириной 25 метров является самым прочным биологическим материалом из когда-либо изученных, в 10 раз прочнее, чем кевлар того же размера.
Карбид кремния
Встречается как природный минерал и производится из кварцевого песка, нефтяного кокса (или угольного кокса), древесной стружки и другого сырья путем плавления при высокой температуре в резистивной печи. Имеет твердость 9,5 по шкале Мооса и обладает прекрасной теплопроводностью. Эта разновидность полупроводника, стойкого к окислению при высокой температуре, пользуется популярностью на предприятиях, занимающихся производством полупроводников.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ПРОТИВ САМОГО ТВЕРДОГО МЕТАЛЛА И МИНЕРАЛОВ
Аэрогель
Форма твердого материала с самой маленькой плотностью в мире. Аэрогели очень прочные и долговечные, выдерживают давление, в тысячи раз превышающее их массу. Они не плавятся, пока не нагреются до 1200 градусов Цельсия. Могут использоваться в качестве теплоизоляционных материалов, мишеней для ICF и рентгеновского лазера, катализатора, адсорбента, для различных электронных устройств.
Алмаз
Твердое вещество, встречающееся на Земле во многих природных формах, аллотроп углерода. Твердость алмаза — наивысший уровень твердости по Моосу. Его микротвердость составляет 10000 кг/мм2, что в 1000 раз выше кварца и в 150 раз выше корунда. Алмаз широко используется в промышленности: в алмазном резаке, алмазе для волочения, алмазной коронке.
Лонсдейлит
Камень Лонсдейла был обнаружен в кратере американским геологом Лонсдейлом и определен как шестиугольный метеоритный алмаз. Как и алмазы, они состоят из атомов углерода, но их атомы углерода имеют разную форму. Результаты моделирования показывают, что камень Лонсдейла на 58% более устойчив к давлению, чем алмаз.
Нанотрубки из нитрида бора
Подобно углероду, нитрид бора может образовывать одноатомные листы, которые могут скручиваться, образуя нанотрубки. Сами нанотрубки нитрида бора так же прочны, как углеродные нанотрубки, но реальное преимущество заключается в их способности прочно прилипать к полимеру. Прочность нанотрубок нитрида бора выше, чем у углеродных нанотрубок, примерно на 30% — и примерно на 20% выше, чем у эпоксидной смолы.
Их используют как эффективные добавки для механического или термического улучшения полимерных, керамических и металлических композитов. Дополнительные области применения нанотрубок нитрида бора – изобретение защитных экранов. электрических изоляторов и датчиков.
Полиэтиленовое волокно сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ)
СВМПЭ – это разновидность волокна из полиэтилена с относительной молекулярной массой от 1 до 5 миллионов, которое сегодня является самым прочным и легким волокном в мире. Он в 15 раз прочнее стальной проволоки, но очень легкий, примерно на 40% легче, чем арамид. СВМПЭ широко используется при изготовлении канатов, швартовных сетей и тросовых сетей, в системах защиты жизни, в производстве высококачественных текстильных материалов, композитов, ламинированных материалов.
Металлическое стекло
Металлическое стекло также называют аморфным металлом, который обычно представляет собой сплав с аморфной структурой и структурой стекла. Обладает хорошей электропроводностью, высокой прочностью, высокой эластичностью, износостойкостью и устойчивостью к коррозии.
Углеродные нанотрубки
Одномерный квантовый материал с гексагональным расположением атомов углерода, образующих коаксиальные круглые трубки от нескольких слоев до десятков слоев. Предел прочности на разрыв составляет 50 ~ 200 ГПа, что в 100 раз больше, чем у стали, но плотность составляет всего 1/6 от плотности стали. Используются для изготовления композитных материалов и пленок, прозрачных проводников, тепловых интерфейсов, бронежилетов, лопастей ветряных турбин, электродов для функциональных устройств и носителей катализаторов.
Графен
Сотовая двумерная пленка, образованная атомами углерода с sp2-гибридизацией. Это однослойная листовая структура, отделенная от графита — и самый тонкий новый материал, известный в настоящее время. Предел прочности на разрыв и модуль упругости графена составляют 125 ГПа и 1,1 т/г соответственно. Его прочность в 100 раз больше, чем у обычной стали.
Мешки из графена могут выдержать около 2 тонн веса. На сегодняшний день он является самым прочным из известных материалов.
Ставьте ПАЛЕЦ ВВЕРХ и ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Дзен канал.
Источник: dzen.ru
Назван самый прочный материал на Земле, и заморозка его только укрепляет
Самый прочный материал на Земле — это сплав хрома, кобальта и никеля (CrCoNi). Причём он обладает высокой пластичностью. И, что примечательно, оба этих качества улучшаются на холоде, что противоречит свойствам большинства известных структур.
«Когда вы проектируете конструкционные материалы, вы хотите, чтобы они были прочными, но также пластичными и устойчивыми к разрушению. Обычно приходится выбирать между этими свойствами. Но CrCoNi сочетает в себе и то и другое. Вместо того чтобы становиться хрупким при низких температурах, он становится более прочным», — приводит Phys.org слова Исо Джорджа, заведующего кафедрой передовых теорий и разработок сплавов в ORNL и Университете Теннесси.
Ударная вязкость материала вблизи гелиевых температур (-253 ºС) достигает 500 мегапаскалей на квадратный метр. В этих же условиях, например, прочность куска кремния равна 1, алюминиевого корпуса пассажирского самолёта — 35, а некоторых из лучших сталей — около 100. CrCoNi относится к высокоэнтропийным сплавам (ВЭС). Они изготавливаются из равной смеси каждого составного элемента.
Изделия из него пригодятся, когда в экстремальных ситуациях среда разрушает сплав. Это касается и низких температур глубокого космоса.
Источник: life.ru
Список самых прочных материалов, известных человеку
Для непрофессионала прочность и твёрдость — это в основном одно и то же, но для инженера по материалам эти два понятия абсолютно разные. Прочность любого материала указывает на его устойчивость к деформации, а твёрдость обозначает его способность сопротивляться царапинам в целом. Вы знаете, какой самый прочный материал на Земле? Что ж, если ответ отрицательный, вы движетесь в правильном направлении, так как в нашем обзоре на thebiggest.ru представлены самые прочные материалы, известные человеку.
Но прочность — это довольно широкое понятие, под которым скрывается множество свойств и допущений. Например, материал может быть прочным только в одном направлении, а в других хрупким. Поэтому наш список нельзя считать полностью объективным.
Стекловолокно
В 1932 году Рассел Слейтер создал новый прочный материал и использовал его в качестве теплоизоляции для зданий.
Стекловолокно имеет сопоставимые механические свойства, как полимеры и углеродное волокно. Несмотря на то, что стекловолокно не так прочно, как углеродное, оно намного дешевле и менее хрупко при использовании в различных композитах.
Стекло из микролегированного палладия
В 2011 году исследователи материалов из Калифорнийского технологического института совместно с лабораторией Беркли разработали новый тип металлического стекла с широким спектром свойств, которое намного прочнее стали.
Как следует из названия, это металлическое стекло изготовлено из палладия — металла с высоким коэффициентом жёсткости. Палладий снижает хрупкость стекла, но увеличивает его прочность.
Титановые сплавы
Такие сплавы чрезвычайно лёгкие и обладают высокой стойкостью к коррозии. Из-за этих свойств сплавы широко используются в кораблестроении.
При всех достоинствах титановых сплавов, они очень дорогие, а потому применение сильно ограничено в гражданском производстве. В основном материал используют в производстве военных судов и ледоколов.
Карбид вольфрама
Соединение карбида вольфрама состоит из равных частей атомов углерода и вольфрама. Он в основном используется для создания тяжёлых промышленных режущих инструментов и пуль большого калибра.
Лонсдейлит
Это природный минерал, образующийся при падении на Землю метеоритов, содержащих графит. Во время удара о поверхность вырабатывается тепло, которое превращает графит в алмаз под высоким давлением. При таком превращении сохраняется гексагональная кристаллическая решётка графита.
Лонсдейлит был назван в честь прославленного кристаллографа, родом из Ирландии, Кэтлина Лонсдейла. В прессе часто сообщалось, что лонсдейлит на 58% твёрже алмаза. Но это оказалось мифом. По шкале Мооса твёрдость минерала составляет 7–8 единиц.
Мартенситностареющая сталь
Это особая разновидность сверхвысокопрочных сталей, прочность которых определяется интерметаллическими соединениями, а не углеродом. Такие стали известны своей прочностью и твёрдостью, не теряя пластичности.
Одним из основных элементов, используемых в мартенситностареющей стали, является 25-процентная массовая доля никеля. Его лучшее соотношение веса и прочности, чем у большинства других сталей, позволяет широко использовать мартенсит в ракетах и обшивках ракет.
Вектран
Производится только японской корпорацией «Kuraray», а представляет собой химически стабильный полиэстер с высокой прочностью и термостойкостью.
В основном используются для закрепления электрических кабелей, канатов, а также в качестве одного из композитных материалов для высококлассных велосипедных шин. Есть и недостаток. Имея высокую прочность, материал легко трескается.
Кевлар
Впервые был использован в 1970-х годах не в военной технике, а в качестве замены стали в гоночных шинах. Материал получил широкое применение в промышленности, так как он в 5 раз прочнее стали.
Сейчас кевлар широко применяется в производстве велосипедных шин, парусов для гоночных яхт, пуленепробиваемых жилетов. Получил широкое применение в аэрокосмической отрасли.
Паучий шёлк
Эти произведения искусства паука выступают одним из самых твёрдых материалов, встречающихся в природе.
Прочность паучьего шёлка зависит от вида и от ряда других внешних факторов, таких как температура и влажность, во время тестирования. Но при подходящих условиях эта нить в 10 раз прочнее кевлара на растяжение.
Это интересно: Если паучья нить была бы длиной 40 000 километров, что равно длине окружности экватора, она бы весила около 500 граммов.
Карбид кремния
На фото: Минерал муссанит, который является природной разновидностью карбида кремния.
Этот материал составляет основу брони многих боевых танков. Он обладает высокой твердостью и прочностью, а также очень устойчив к радиации и химическим соединениям.
Patella vulgata
Этот вид морских улиток, широко известный как «европейский блюдец», в основном встречается в Западной Европе. Их зубы — один из самых прочных материалов, обнаруженных в живой природе.
Исследование 2015 года, опубликованное в журнале «Royal Society Journal», показало, что зуб европейского моллюска может быть прочнее, чем паучий шёлк, который официально является самым прочным природным материалом на Земле.
Вюрцит борная нанотрубка
Вюрцит нитрит бора — одно из самых редких веществ в мире. Они либо обнаруживаются естественным путём, либо синтезируются вручную. Материал назвали в честь прославленного французского химика Шарля Вюрца.
Различные симуляции показали, что борные нанотрубки из вюрцита могут выдерживать на 18% большее напряжение, чем алмаз. В природе они образуются во время извержений вулканов, под воздействием высоких температур и давления.
Buckypaper
Уникальный материал был создан американскими и бразильскими учёными. Сделан он из углеродных нанотрубок. Считается, что этот материал примерно в 50 000 раз тоньше, чем средний человеческий волос, и в 500 раз прочнее стали.
Ещё одна интересная характеристика Buckypaper в том, что она может рассеивать тепло, как латунь или сталь, и проводить электричество, как медь или кремний.
Зилон (Zylon)
Зилон специально разработан американским независимым институтом «SRI International» как особая разновидность термореактивного жидкокристаллического полиоксазола. Он в 1,6 раза прочнее, чем кевлар.
Zylon используется в ряде областей, где требуется очень высокая прочность и отличная термическая стабильность. Теннисные ракетки, сноуборды — вот некоторые из его известных применений.
Углеродное волокно
Диаметр таких волокон равен 5–10 микрометров и состоят они в основном из атомов углерода. У таких волокон есть ряд преимуществ перед сталью и сплавами.
У этих волокон высокая жёсткость, высокая прочность на разрыв, малый вес и высокая химическая стойкость. Эти свойства сделали углеродное волокно очень популярным в аэрокосмической, военной отраслях. Широко используют их в производстве спортивного снаряжения.
Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Dyneema)
Dyneema — это прочное и сверхлёгкое полиэтиленовое волокно, которое в основном используется в качестве композитных пластин для создания бронированных автомобилей. Оно легче воды, а останавливает пули и в 15 лучше стали.
Также используется для изготовления альпинистского снаряжения, рыболовных верёвок, тетивы для лука. Он имеет высокий предел текучести 2,4 ГПа и низкий удельный вес 0,97 г/см³.
Алмаз
Всем читателям thebiggest.ru известно, что алмазы — самый твёрдый материал природы, если использовать для измерения шкалу Мооса. Сделать царапину на алмазе получится, если только использовать другой алмаз.
Такие свойства алмаза человек стал применять в промышленности, в качестве изоляторов и полупроводников. А алмазная крошка просто незаменима при резке высокотвёрдых материалов.
Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки, как алмаз и графит, являются производным аллотропов углерода в цилиндрической наноструктуре. Исключительная прочность и меньший вес являются причиной его ценности для электронной промышленности и нанотехнологий.
Кроме того, благодаря своей превосходной теплопроводности, электрическим и механическим свойствам углеродные нанотрубки являются основой многих отраслей промышленности.
Графен
Графен, пожалуй, самый прочный материал, известный людям. В нём один слой углерода, расположенный в треугольной решётке. Является основным структурным элементом древесного угля, графита и углеродных нанотрубок.
Хотя графен производится в небольших количествах уже более века, первое изолированное открытие материала было сделано К. Новоселовым и А. Геймом в 2004 году. Оба за свой вклад в развитие науки получили Нобелевскую премию в области физики.
Подведём итог
Подытоживая подборку уникальных материалов, отметим, что прочность любого материала измеряется его пределом прочности на разрыв, то есть сопротивлением любого материала перед разрушением под постоянным давлением. Сейчас в большинстве случаев прочность измеряют методом конечных элементов, который является самым эффективным.
Редакция нашего сайта TheBiggest.ru просит вас написать в комментариях какие ещё прочные материалы вы знаете.
Источник: thebiggest.ru