En sus actividades, una persona utiliza varias calidades de sustancias y materiales. Y no sin importancia es su fuerza y fiabilidad. En este artículo se tratarán los materiales más duros de la naturaleza y los creados artificialmente.
Estándar común
Para determinar la resistencia del material, se utiliza la escala de Mohs, una escala para evaluar la dureza de un material por su reacción al rayado. Para el profano, el material más duro es el diamante. Te sorprenderás, pero este mineral solo se encuentra en el décimo lugar entre los más duros. De media, un material se considera superduro si sus valores están por encima de los 40 GPa. Además, a la hora de identificar el material más duro del mundo, también se debe tener en cuenta la naturaleza de su origen. Al mismo tiempo, la resistencia y la durabilidad a menudo dependen del impacto de factores externos.
El material más duro de la Tierra
En esta sección, prestaremos atención a los compuestos químicos con una estructura cristalina inusual, que son mucho más fuertes que los diamantes y pueden rayarlos. vamos a traerLos 6 materiales artificiales más duros, empezando por el menos duro.
- Nitruro de carbono - boro. Este logro de la química moderna tiene un índice de fuerza de 76 GPa.
- El aerogel de grafeno (aerografeno) es un material 7 veces más ligero que el aire, que recupera su forma después de una compresión del 90%. Un material increíblemente duradero que también puede absorber 900 veces su propio peso en líquido o incluso en aceite. Está previsto que este material se utilice en derrames de petróleo.
- El grafeno es un invento único y el material más duradero del universo. Un poco más sobre él a continuación.
- Carbin es un polímero lineal de carbono alotrópico, a partir del cual se fabrican tubos súper delgados (1 átomo) y súper fuertes. Durante mucho tiempo, nadie pudo construir un tubo de este tipo con una longitud de más de 100 átomos. Pero científicos austriacos de la Universidad de Viena lograron superar esta barrera. Además, si antes la carabina se sintetizaba en pequeñas cantidades y era muy costosa, hoy es posible sintetizarla en toneladas. Esto abre nuevos horizontes para la tecnología espacial y más allá.
- Elbor (kingsongita, cubonita, borazona) es un compuesto nanodiseñado que se usa ampliamente hoy en día en el procesamiento de metales. Dureza - 108 GPa.
Fullerita es el material más duro en la Tierra conocido por el hombre hoy en día. Su fuerza de 310 GPa está garantizada por el hecho de que no consiste en átomos individuales, sino en moléculas. Estos cristales rayarán fácilmente un diamante como un cuchillo de mantequilla
El milagro de las manos humanas
El grafeno es otro invento de la humanidad basado en modificaciones alotrópicas del carbono. Parece una película delgada de un átomo de espesor, pero 200 veces más fuerte que el acero, con una flexibilidad excepcional.
Se trata del grafeno que dicen que para perforarlo, un elefante debe pararse en la punta de un lápiz. Al mismo tiempo, su conductividad eléctrica es 100 veces mayor que la del silicio de los chips de computadora. Muy pronto dejará los laboratorios y entrará en la vida cotidiana en forma de paneles solares, teléfonos móviles y modernos chips informáticos.
Dos resultados muy raros de anomalías en la naturaleza
En la naturaleza, existen compuestos muy raros que tienen una fuerza increíble.
- El nitruro de boro es una sustancia cuyos cristales tienen una forma específica de wurtzita. Con la aplicación de cargas, las conexiones entre los átomos en la red cristalina se redistribuyen, aumentando la fuerza en un 75%. El índice de dureza es de 114 GPa. Esta sustancia se forma durante las erupciones volcánicas, es de naturaleza muy pequeña.
- Lonsdaleite (en la foto principal) es un compuesto de carbono alotrópico. El material se encontró en el cráter de un meteorito y se cree que se formó a partir de grafito en las condiciones de la explosión. El índice de dureza es de 152 GPa. Rara vez se encuentra en la naturaleza.
Maravillas de la vida salvaje
Entre los seres vivos de nuestro planeta, hay quienes tienen algo muy especial.
- Web de Caaerostris darwini. El hilo que emite la araña de Darwin es más fuerte que el acero ymás duro que el kevlar. Fue esta telaraña la que los científicos de la NASA pusieron en servicio en el desarrollo de trajes de protección espacial.
- Dientes de almeja Lapa de mar: su estructura fibrosa ahora está siendo estudiada por la biónica. Son tan fuertes que permiten que el molusco arranque las algas que se han convertido en la piedra.
Abedul de hierro
Otro milagro de la naturaleza es el abedul de Schmidt. Su madera es el material natural más duro de origen biológico. Crece en el Lejano Oriente en la Reserva Natural Kedrovaya Pad y figura en el Libro Rojo. La fuerza es comparable al hierro y al hierro fundido. Pero no está sujeto a la corrosión ni al deterioro.
El uso generalizado de la madera de abedul Schmidt, que ni siquiera las balas pueden penetrar, se ve obstaculizado por su excepcional rareza.
El más duro de los metales
Este es un metal blanco azulado - cromo. Pero su fuerza depende de su pureza. En la naturaleza, contiene 0,02%, que no es tan pequeño. Se extrae de rocas de silicato. Los meteoritos que caen a la Tierra también contienen mucho cromo.
Es resistente a la corrosión, resistente al calor y refractario. El cromo se encuentra en muchas aleaciones (acero al cromo, nicromo) que se utilizan ampliamente en la industria y en revestimientos decorativos anticorrosión.
Más fuertes juntos
Un metal es bueno, pero algunas combinaciones pueden darle a la aleación propiedades asombrosas.
Una aleación superresistente de titanio y oro es el único material resistente que ha demostrado ser biocompatible con los tejidos vivos. La aleación beta-Ti3Au es tan fuerte queimposible de moler en un mortero. Ya está claro hoy que este es el futuro de varios implantes, articulaciones y huesos artificiales. Además, se puede aplicar a perforaciones, equipamiento deportivo y muchos otros ámbitos de nuestra vida.
Una aleación de paladio, plata y algunos metaloides también pueden tener propiedades similares. Científicos del C altech Institute están trabajando en este proyecto hoy.
El futuro a $20 la madeja
¿Cuál es el material más duro que alguien en la calle puede comprar hoy? Por solo $20, puedes comprar 6 metros de cinta Braeön. Desde 2017 está a la venta del fabricante Dustin McWilliams. La composición química y el método de producción se mantienen en estricta confidencialidad, pero sus cualidades son asombrosas.
Cualquier cosa se puede sujetar con cinta adhesiva. Para hacer esto, se debe envolver alrededor de las piezas a sujetar, calentar con un encendedor común, se debe dar la forma deseada a la composición plástica y listo. Después del enfriamiento, la junta resistirá una carga de 1 tonelada.
Tanto duro como blando
En 2017, apareció información sobre la creación de un material increíble, el más duro y suave al mismo tiempo. Este metamaterial fue inventado por científicos de la Universidad de Michigan. Se las arreglaron para aprender a controlar la estructura del material y hacer que exhibiera varias propiedades.
Por ejemplo, al usarlo para crear autos, el cuerpo será rígido cuando se mueva y suave cuando choque. El cuerpo absorbe la energía del contacto y protege al pasajero.
