Самые твердые материалы на планете
- Графен - самый твердый искусственный материал, в 200 раз более прочный, чем сталь.
- Алмазы - самый прочный материал, который мы можем найти в природе, их твердость по шкале Виккерса составляет от 70 до 150 ГПа.
- Кевлар - это материал, который часто использовался для замены классических стальных дисков в гоночных автомобилях, потому что он весит намного меньше и гораздо прочнее.
Люди нашли в природе много различных ресурсов, которые затем использовались для создания укрытий, инструментов, транспортных средств, ракет или украшений. Продукты, которые вы покупаете, особенно если они относятся к категории "технических", часто оцениваются по тому, насколько хорошо они изготовлены, насколько они прочны и как длительное использование влияет на физическую целостность предметов. Если вы хотите что-то упругое, вам нужен твердый материал, и вот что люди придумали до сих пор.
Что такое твердые материалы?
Прежде всего, давайте быстро объясним, что мы обсуждаем, когда говорим о твердости конкретного материала.
Проще говоря, мы имеем в виду прочность конкретного материала на выдерживание различных степеней внешней силы, которая воздействует на материал. Сверхтвердые материалы измеряются по шкале, известной как критерий твердости по Виккерсу. Единица измерения, которая выражает, какое давление может выдержать изделие до того, как оно сломается, называется гигапаскалями (GPa). Например, самым прочным природным материалом, который мы знаем, являются алмазы, и их плотность составляет от 70 до 150 ГПа. Все, что имеет давление выше 40 ГПа, считается сверхтвердым материалом.
1. Графен
Первая позиция в нашем списке - это материал, который, по прогнозам, окажет огромное влияние на аэрокосмическую промышленность и автомобилестроение. Однако с момента своего открытия в 2010 году он до сих пор не использовался вне экспериментальных применений, в основном в космических испытаниях, которые показали чрезвычайно многообещающие результаты. Он в 200 раз прочнее стали и в 1000 раз легче бумаги. Графен состоит всего из одного слоя атомов углерода, расположенных в форме треугольной решетки. Он чрезвычайно гибкий, а то, как его атомы углерода соединяются вместе, делает его не только чрезвычайно прочным, но и очень проводящим электричество и тепло. По сравнению с медью, ленты, состоящие из скрепленных графеновых листов, имеют 10 процентов массы и в два раза большую теплопроводность. Хотя инсайдеры уверены, что в ближайшие несколько лет мы, наконец, увидим автомобили, самолеты и многие другие электронные устройства, использующие технологию на основе графена, по-прежнему остается проблема его производства в больших количествах.
2. Углеродное волокно
Углеродное волокно - это форма волокна, состоящая в основном из атомов углерода, расположенных в гексагональном порядке. Эти волокна имеют около 5-10 микрометров в диаметре. Основное различие между графеном и углеродным волокном заключается в размере графен - это толщина слоя из одного атома углерода гораздо меньшего диаметра. Особенности углеродного волокна, которые делают его отличным выбором для изготовления военной техники, ракет и деталей спортивных автомобилей, - это высокая жесткость и очень малый вес. Углеродное волокно также выдерживает очень высокие температуры и обладает высокой устойчивостью к воздействию различных абразивных химических веществ.
3. Кевлар
Другим твердым материалом, который был адаптирован для автомобильной промышленности и военных нужд, был кевлар. Кевлар в пять раз прочнее стали, когда дело доходит до напряжения, которое он может выдержать. Вот почему он до сих пор используется для изготовления пуленепробиваемых жилетов: это очень твердый и сверхлегкий материал.
4. Бриллианты
Вы, вероятно, ожидали увидеть алмазы на вершине этого списка, но искусственные материалы намного прочнее, чем самый твердый минерал, который мы можем найти на Земле. Алмазы по-прежнему, несмотря на редкость и очень высокую цену, используются во многих отраслях промышленности. Некоторые особые сорта голубых алмазов особенно хорошо действуют в качестве изоляторов и электрических (полупроводниковых) проводников.
5. Стекловолокно
Этот синтетический материал был впервые создан в 1930-х годах, и он очень похож на углеродное волокно. Однако его изготовление намного дешевле, чем углеродное волокно, вот почему его часто использовали в качестве метода теплоизоляции здания.
