Eng engil va eng bardoshli materiallar. Dunyodagi eng engil qattiq material
Xitoylik olimlar dunyodagi eng yengil materialni yaratishdi. Uning vazni shunchalik kichikki, uni gul barglarida osongina ushlab turish mumkin. 
Material grafen oksidi va liyofillangan ugleroddan iborat.Gafen aerogelining ishlab chiqilgan shimgichli moddasining og'irligi taxminan 0,16 mg/sm3 ni tashkil qiladi, bu moddani dunyodagi eng engil qattiq materiallarga aylantiradi.Ma'lumki, grafen allaqachon olib kelgan. Nobel mukofoti Andrey Geim va Konstantin Novoselov. 
Baza ustida noyob material Yana ko'plab ilmiy kashfiyotlar qilinadi.Ishlashlarsiz grafen ikki o'lchovli kristall bo'lib, yer yuzidagi eng nozik sun'iy materialdir.Stack balandligi 1 millimetrga yetishi uchun bir-biri bilan stacking qilish uchun 3 million varaq grafen kerak bo'ladi. Yengilligiga qaramay, grafen juda bardoshli. 
Qalinligi plastik to‘rvadek bitta varaq filning og‘irligini ko‘tara oladi. Grafenning afzalliklari shu bilan tugamaydi. Kuch va yengillikka qo'shimcha ravishda, material juda moslashuvchan. Uni 20% ga hech qanday zarar etkazmasdan cho'zish mumkin.Olimlar tomonidan aniqlangan grafenning so'nggi xususiyatlaridan biri suvni filtrlash, turli suyuqlik va gazlarni ushlab turish qobiliyatidir.
Atrofimizdagi dunyo yana ko'p sirlarga to'la, lekin hatto uzoq vaqtdan beri ma'lum fenomen olimlari moddalar esa hech qachon hayrat va zavqlanishdan to'xtamaydi. Biz hayratdamiz yorqin ranglar, hayotimizni yanada qulayroq, xavfsizroq va yoqimliroq qiladigan barcha turdagi moddalarning ta'midan bahramand bo'ling va xususiyatlaridan foydalaning. Eng ishonchli va izlashda kuchli materiallar inson juda ko'p qiziqarli kashfiyotlar qildi va sizning oldingizda atigi 25 ta shunday noyob birikmalar tanlovi mavjud!
25. Olmoslar
Agar hamma bo'lmasa, deyarli hamma buni aniq biladi. Olmoslar nafaqat eng hurmatga sazovor narsalardan biri qimmatbaho toshlar, balki Yerdagi eng qattiq minerallardan biri. Mohs shkalasida (qattiqlik shkalasi, unda mineralning tirnalgan reaktsiyasi baholanadi) olmos 10-qatorda keltirilgan. O'lchovda 10 ta pozitsiya mavjud va 10-chi oxirgi va eng qiyin daraja. Olmoslar shunchalik qattiqki, ularni faqat boshqa olmoslar bilan chizish mumkin.
24. Caaerostris darwini o'rgimchak turlarining to'rlari
Surat: pixabay
Bunga ishonish qiyin, lekin Caerostris darvini (yoki Darvin o'rgimchak) o'rgimchak tarmog'i po'latdan kuchli va Kevlardan qattiqroq. Ushbu tarmoq dunyodagi eng qattiq biologik material sifatida tan olingan, garchi hozir uning potentsial raqobatchisi bor, ammo ma'lumotlar hali tasdiqlanmagan. O'rgimchak tolasi deformatsiya, zarba kuchi, tortishish kuchi va Young moduli (materialning cho'zilish, elastik deformatsiya paytida siqilishga qarshi turish xususiyati) kabi xususiyatlar uchun sinovdan o'tkazildi va bu barcha ko'rsatkichlarda to'r o'zini ajoyib tarzda ko'rsatdi. Bundan tashqari, Darvin o'rgimchakning to'ri nihoyatda engil. Misol uchun, agar biz sayyoramizni Caaerostris darwini tolasi bilan o'rab olsak, bunday uzun ipning og'irligi atigi 500 gramm bo'ladi. Bunday uzoq tarmoqlar mavjud emas, ammo nazariy hisob-kitoblar shunchaki hayratlanarli!
23. Aerografiya
Surat: BrokenSphere
Ushbu sintetik ko'pik dunyodagi eng engil tolali materiallardan biri bo'lib, diametri bir necha mikron bo'lgan uglerod naychalari tarmog'idir. Aerografit polistiroldan 75 baravar engilroq, lekin ayni paytda ancha kuchli va egiluvchan. U o'zining o'ta elastik tuzilishiga hech qanday zarar etkazmasdan asl o'lchamidan 30 martagacha siqilishi mumkin. Ushbu xususiyat tufayli aergrafit ko'pik o'z og'irligidan 40 000 martagacha yuklarga bardosh bera oladi.
22. Palladiyli metall shisha
Surat: pixabay
Kaliforniya texnologiya instituti va Berkeley laboratoriyasi (Kaliforniya texnologiya instituti, Berkeley laboratoriyasi) olimlari guruhi ishlab chiqdi. yangi tur mustahkamlik va egiluvchanlikning deyarli mukammal kombinatsiyasini birlashtirgan metall shisha. Yangi materialning o'ziga xosligining sababi shundaki, uning kimyoviy tuzilishi yuqori chidamlilik chegarasini saqlab, mavjud shishasimon materiallarning mo'rtligini muvaffaqiyatli niqoblaydi, bu esa pirovardida ushbu sintetik strukturaning charchoq kuchini sezilarli darajada oshiradi.
21. Volfram karbidi
Surat: pixabay
Volfram karbid ajoyibdir qattiq material yuqori aşınma qarshilik bilan. DA muayyan shartlar bu bo'g'in juda mo'rt deb hisoblanadi, lekin og'ir yuk ostida u o'ziga xos plastik xususiyatlarni namoyon qiladi, slip bantlar shaklida o'zini namoyon qiladi. Ushbu barcha fazilatlar tufayli volfram karbidi zirhli teshuvchi uchlar va turli xil asbob-uskunalar, shu jumladan barcha turdagi kesgichlar, abraziv disklar, matkaplar, kesgichlar, burg'ulash uchlari va boshqa kesish asboblarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
20. Kremniy karbid
Surat: Tiia Monto
Silikon karbid jangovar tanklarni tayyorlash uchun ishlatiladigan asosiy materiallardan biridir. Ushbu birikma o'zining arzonligi, ajoyib refrakterligi va xususiyatlari bilan mashhur yuqori qattiqlik, va shuning uchun u ko'pincha o'qlarni aks ettirishi, boshqa bardoshli materiallarni kesishi yoki maydalashi kerak bo'lgan asbob-uskunalar yoki jihozlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Silikon karbid mukammal abraziv moddalar, yarim o'tkazgichlar va hatto qo'shimchalar qiladi zargarlik bezaklari olmoslarga taqlid qilish.
19. Bor nitridi kubik
Foto: wikimedia Commons
Kubik bor nitridi o'ta qattiq material bo'lib, qattiqligi bo'yicha olmosga o'xshaydi, lekin ayni paytda bir qator o'ziga xos afzalliklarga ega - yuqori harorat barqarorligi va kimyoviy qarshilik. Kubik bor nitridi yuqori harorat ta'sirida ham temir va nikelda erimaydi, olmos esa bir xil sharoitda kiradi. kimyoviy reaksiyalar etarlicha tez. Aslida, bu sanoat silliqlash asboblarida foydalanish uchun foydalidir.
18. Ultra yuqori molekulyar og'irlikdagi polietilen yuqori zichlik(UHMWPE), Dyneema tolasi brendi
Foto: Justsail
Yuqori modulli polietilen juda yuqori aşınma qarshiligiga, past ishqalanish koeffitsientiga va yuqori sinish chidamliligiga (past harorat ishonchliligi) ega. Bugungi kunda u dunyodagi eng kuchli tolali modda hisoblanadi. Ushbu polietilenning eng hayratlanarli tomoni shundaki, u suvdan engilroq va bir vaqtning o'zida o'qlarni to'xtata oladi! Dyneema tolalaridan tayyorlangan kabellar va arqonlar suvga cho'kmaydi, moylash kerak emas va ho'l bo'lganda o'z xususiyatlarini o'zgartirmaydi, bu kema qurish uchun juda muhimdir.
17. Titan qotishmalari
Surat: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)
Titan qotishmalari nihoyatda egiluvchan va cho'zilganida ajoyib kuch ko'rsatadi. Bundan tashqari, ular yuqori issiqlik qarshiligi va korroziyaga chidamliligiga ega, bu ularni samolyotlar, raketasozlik, kemasozlik, kimyo, oziq-ovqat va transport muhandisligi kabi sohalarda juda foydali qiladi.
16. Suyuq metall qotishmasi
Surat: pixabay
2003 yilda Kaliforniya texnologiya institutida ishlab chiqilgan ushbu material o'zining mustahkamligi va chidamliligi bilan mashhur. Murakkabning nomi mo'rt va suyuq narsa bilan bog'liq, lekin qachon xona harorati u aslida juda qattiq, aşınmaya bardoshli, korroziyadan qo'rqmaydi va termoplastiklar kabi qizdirilganda o'zgaradi. Hozirgacha qo'llanilishining asosiy yo'nalishlari soatlar, golf klublari va qoplamalar ishlab chiqarishdir mobil telefonlar(Vertu, iPhone).
15. Nanotsellyuloza
Surat: pixabay
Nanotsellyuloza yog'och tolasidan ajratilgan va yangi tur hisoblanadi yog'och material bu po'latdan ham kuchliroq! Bundan tashqari, nanotellyuloza ham arzonroq. Yangilik katta salohiyatga ega va kelajakda shisha va uglerod tolasi bilan jiddiy raqobatlashishi mumkin. Ishlab chiquvchilar ushbu material tez orada armiya zirhlari, o'ta moslashuvchan ekranlar, filtrlar, moslashuvchan batareyalar, changni yutish aerojellari va bioyoqilg'i ishlab chiqarishda katta talabga ega bo'lishiga ishonishadi.
14. “Dengiz likopchasi” tipidagi salyangozlarning tishlari
Surat: pixabay
Avvalroq, biz sizga bir vaqtlar sayyoradagi eng bardoshli biologik material sifatida tan olingan Darvin o'rgimchak to'ri haqida aytib o'tgan edik. Biroq, yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, limpet fanga ma'lum bo'lgan eng bardoshli biologik moddadir. Ha, bu tishlar Caaerostris darvini tarmog'idan kuchliroqdir. Va bu ajablanarli emas, chunki kichkina dengiz jonzotlari qattiq jinslar yuzasida o'sadigan suv o'tlari bilan oziqlanadi va oziq-ovqatlarni ajratib oladi tosh, bu hayvonlar qattiq ishlashlari kerak. Olimlarning fikriga ko'ra, kelajakda biz mashinasozlik sanoatida limpet tishlarining tolali tuzilishi misolidan foydalanishimiz va oddiy salyangozlar misolidan ilhomlanib, kuchaygan avtomobillar, qayiqlar va hatto samolyotlarni qurishni boshlaymiz.
13. Maraging po'lat
Surat: pixabay
Maraging po'lati yuqori quvvatli va yuqori qotishma qotishma bo'lib, mukammal egiluvchanlik va qattiqlikka ega. Material raketa fanida keng qo'llaniladi va barcha turdagi asboblarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
12. Osmiy
Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osmiy nihoyatda zich element bo'lib, uning qattiqligi tufayli va yuqori harorat erishi qiyin ishlov berish. Shuning uchun osmiy chidamlilik va quvvat eng qadrli bo'lgan joylarda ishlatiladi. Osmiy qotishmalari elektr kontaktlari, raketalar, harbiy raketalar, jarrohlik implantlari va boshqa ko'plab ilovalarda mavjud.
11. Kevlar
Foto: wikimedia Commons
Kevlar - bu yuqori chidamlilikdagi tola avtomobil shinalari, tormoz balatalari, kabellar, protez-ortopediya buyumlari, zirhlar, himoya kiyimlari matolari, kemasozlik va uchuvchisiz uchish apparatlarining qismlari samolyot. Material deyarli kuch bilan sinonimga aylandi va nihoyatda yuqori quvvat va elastiklikka ega bo'lgan plastmassa turidir. Kevlarning kuchlanish kuchi po'lat simga qaraganda 8 baravar yuqori va u 450 ℃ haroratda eriy boshlaydi.
10. Yuqori zichlikdagi ultra yuqori molekulyar og'irlikdagi polietilen, tolalar markasi "Spectra" (Spectra)
Foto: Tomas Kastelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons
UHMWPE aslida juda ko'p bardoshli plastik. UHMWPE brendi Spectra, o'z navbatida, eng yuqori aşınma qarshilikka ega engil tola bo'lib, bu ko'rsatkich bo'yicha po'latdan 10 baravar ustundir. Kevlar singari, spektr zirh va himoya dubulg'alarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. UHMWPE bilan bir qatorda dainimo spektri kemasozlik va transport sanoatida mashhur.
9. Grafen
Surat: pixabay
Grafen uglerodning allotropik modifikatsiyasi bo'lib, uning kristall panjarasi, atigi bir atom qalinligi shunchalik kuchliki, u po'latdan 200 marta qattiqroqdir. Grafen o'xshaydi yopishtiruvchi plyonka, lekin uni yirtib tashlash deyarli imkonsiz vazifadir. Grafen varag'ini teshib o'tish uchun siz unga qalam yopishtirishingiz kerak, unda siz butun maktab avtobusining og'irligi bilan yukni muvozanatlashingiz kerak bo'ladi. Omad!
8. Uglerodli nanotuba qog'ozi
Surat: pixabay
Nanotexnologiya tufayli olimlar inson sochidan 50 000 marta yupqa qog'oz yasashga muvaffaq bo'lishdi. Uglerod nanotubalarining varaqlari po'latdan 10 baravar engilroq, lekin eng hayratlanarlisi shundaki, ular 500 barobar kuchliroq! Makroskopik nanotube plitalari superkondensator elektrodlarini ishlab chiqarish uchun eng istiqbolli hisoblanadi.
7. Metall mikrogrid
Surat: pixabay
Mana dunyodagi eng yengil metall! Metall mikrogrid sintetik gözenekli material bo'lib, ko'pikdan 100 baravar engilroq. Ammo unga ruxsat bering tashqi ko'rinish Aldanmang, bu mikro-tarmoqlar ham nihoyatda kuchli, bu ularni barcha turdagi muhandislik dasturlarida foydalanish uchun katta imkoniyatlar yaratadi. Ulardan ajoyib amortizatorlar va issiqlik izolyatorlari ishlab chiqarish uchun foydalanish mumkin va bu metallning hayratlanarli darajada qisqarishi va asl holatiga qaytishi uni energiyani saqlash uchun ishlatishga imkon beradi. Ishlab chiqarishda metall mikroqatlamlar ham faol qo'llaniladi turli qismlar Amerikaning Boeing kompaniyasining samolyotlari uchun.
6. Uglerodli nanotubalar
Surat: Foydalanuvchi Mstroeck / en.wikipedia
Yuqorida biz allaqachon o'ta kuchli makroskopik uglerod nanotube plitalari haqida gapirgan edik. Lekin bu qanday material? Aslida, bu naychaga o'ralgan grafen tekisliklari (9-nuqta). Natijada keng ko'lamli ilovalar uchun ajoyib darajada engil, bardoshli va bardoshli materialdir.
5. Airbrush
Foto: wikimedia Commons
Grafen aerojel sifatida ham tanilgan bu material juda engil va ayni paytda kuchli. Yangi turdagi gel suyuq fazani gazsimon fazaga butunlay almashtirdi va u sensatsion qattiqlik, issiqlikka chidamlilik, past zichlik va past issiqlik o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi. Ajablanarlisi shundaki, grafen aerojel havodan 7 baravar engilroq! Noyob ulanish 90% siqilgandan keyin ham asl shaklini tiklashga qodir va singdirish uchun ishlatiladigan havo cho'tkasi og'irligidan 900 baravar ko'p miqdordagi yog'ni o'zlashtira oladi. Ehtimol, kelajakda ushbu turdagi materiallar bunga qarshi kurashda yordam beradi ekologik ofatlar neft to'kilishi kabi.
4. Nomisiz material, Massachusets texnologiya institutining (MIT) rivojlanishi.
Surat: pixabay
Siz buni o'qiyotganingizda, MIT olimlari guruhi grafenning xususiyatlarini yaxshilash ustida ishlamoqda. Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, ular allaqachon ushbu materialning ikki o'lchovli tuzilishini uch o'lchovliga aylantirishga muvaffaq bo'lishgan. Yangi grafen moddasi hali o‘z nomini olgani yo‘q, biroq uning zichligi po‘latnikidan 20 baravar kam, mustahkamligi esa po‘latnikidan 10 baravar yuqori ekanligi allaqachon ma’lum.
3. Karbin
Surat: Smokefoot
Bu shunchaki uglerod atomlarining chiziqli zanjirlari bo'lsa ham, karbin grafenning valentlik kuchidan 2 baravar ko'p va olmosdan 3 baravar qattiqroq!
2. Bor nitridi vurtsit modifikatsiyasi
Surat: pixabay
Ushbu yangi kashf etilgan tabiiy modda vulqon otilishi paytida hosil bo'ladi va olmosdan 18% qattiqroqdir. Biroq, u bir qator boshqa ko'rsatkichlar bo'yicha olmosdan oshib ketadi. Vurtsit bor nitridi Yerda topilgan olmosdan qattiqroq bo'lgan ikkita tabiiy moddalardan biridir. Muammo shundaki, tabiatda bunday nitridlar juda kam va shuning uchun ularni o'rganish yoki amalda qo'llash oson emas.
1. Lonsdaleit
Surat: pixabay
Olti burchakli olmos sifatida ham tanilgan lonsdaleit uglerod atomlaridan iborat, ammo bu modifikatsiyada atomlar biroz boshqacha tarzda joylashtirilgan. Vurtsit bor nitridi singari, lonsdaleit ham olmosdan qattiqroq tabiiy moddadir. Bundan tashqari, bu ajoyib mineral olmosdan 58% qattiqroq! Vurtsit bor nitridi singari, bu birikma juda kam uchraydi. Ba'zida lonsdaleit grafitni o'z ichiga olgan meteoritlarning Yer bilan to'qnashuvi paytida hosil bo'ladi.
2013 yil 24 oktyabr
Qanchalik engilroq bo'lsa, shuncha yaxshimi?
Bolaligidan ko'p odamlar bir kilogramm past yoki bir kilogramm qo'rg'oshindan og'irroq narsa haqida topishmoqni eslashadi. Va ko'pchilik bir kilogramm qo'rg'oshin og'irroq ekanligini aytdi. Odamlar uchun - paxmoq, gul barglari va karahindiba engil narsaga o'xshaydi.
Bugungi kunda alyuminiy kabi oddiy narsa 19-asr olimlariga ulkan kashfiyot bo'lib tuyuldi. Ularning ko'pchiligi bu engil va bardoshli metalldan barcha zaif odamlar uchun uy-joy qurishni orzu qilgan. Butun dunyo olimlari har doim hech qanday muammosiz tashish mumkin bo'lgan eng engil materiallarni yaratishga qiziqish bildirishgan.
Shunday qilib, insoniyat ilohiy tamoyilga yaqinlashishga, yuqoriga ko'tarilishga va hamma narsaning buyuk asosiy manbaiga yaqinlashishga harakat qilmoqda. Qanday qilib bu erda ko'rinmas qalpoq haqidagi ertakni eslamaslik mumkin - ehtimol olimlarning ongi hali ham bolalar kitoblari taassurotida edi?
Eng engil materiallardan foydalanish
Ammo lirik tomonning har doim teskari, amaliy tomoni bor. Eng engil materiallar - eng muhim masala va qiyinchiliklardan biri zamonaviy fan va, xususan, nanotexnologiyalar. Bunday materiallar kosmik va harbiy sanoat, eng yangi protsessorlar asosida kompyuterlar ishlab chiqarish, transplantologiya va inson hayotining boshqa ko'plab sohalari uchun zarur.
Uzoq vaqt davomida polistirol ko'pik inson tomonidan yaratilgan eng engil materiallardan biri hisoblangan. Bu polistiroldan tayyorlangan ko'pikli plastmassalar sinfining mahsuloti va uning hosilalari bilan birlashtirilgan. Tasavvur qilish qiyin, lekin bu material 98% havodan iborat va polistirolning o'zida faqat 2% qoladi.
Biroq, hayot to'xtamaydi va hurmatli olimlar (oxir-oqibat, notinch odamlar) bir-birlarini yangi, hatto engilroq moddalarni izlashda davom ettiradilar. Shunday qilib, yaqinda butun ilmiy jamoatchilik bu sohadagi yangi kashfiyotdan hayajonlandi og'ir materiallar.
muzlagan havo
Yangi modda rus tilida “muzlatilgan havo” yoki “muzlatilgan tutun” kabi eshitiladigan “aerogel” deb nomlandi. Darhaqiqat, bu modda o'zining tashqi ko'rinishida tutunni juda eslatadi, u xuddi aqldan ozgan rassomning iltimosiga binoan tuvaldan haqiqatga tushunarsiz ravishda ko'chib o'tgan.
Moviy rangga ega bo'lgan bu gözenekli modda strafor yoki biroz qotib qolgan soqol ko'pikiga o'xshaydi. Asosiylaridan biri noyob xususiyatlar ushbu materialdan - moddaning o'z og'irligidan 2000 martadan ortiq yuklarga bardosh berish qobiliyati! Va bu aerogel 9,8% havo ekanligini hisobga olsak.
Bundan tashqari, bu modda ajoyib issiqlik izolyatori bo'lib, u izolyatsiya qiluvchi shisha toladan deyarli 40 baravar ustundir, shuning uchun aerogel bugungi kunda aviatsiya sanoatida allaqachon o'z yo'lini topmoqda. Yuqoridan tashqari issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari bu modda deyarli tovushni o'tkazmaydi, eng ekstremal haroratga, shuningdek kuchli ta'sirga bardosh bera oladi.
Amalda, qalinligi 1 sm bo'lgan aerogeldan yasalgan o'q o'tkazmaydigan jilet kiygan odamni butun bir kilogramm dinamit portlashidan himoya qila oladi. Ammo "engil materiallar" deb nomlangan ro'yxat shu bilan tugamaydi. Xitoylik olimlar shu qadar yengil material yaratishga muvaffaq bo‘lishdiki, uni gul barglari ustiga qo‘yish mumkin.
Filni qo'llab-quvvatlay oladigan paxmoq
Tumbelina grafen deb atalgan ushbu moddaga nisbatan shunchaki "semiz sigir". Grafen eng oddiyidan ikki baravar og'irroq kimyoviy element vodorod va geliydan kamroq zichroq. Biroq, bunday engillik va havodorlikka qaramay, bu material juda bardoshli.
Bir varaq qalinligi plastik to'rva filning og'irligini ko'tara oladi. Qalinligi 1 mm bo‘lgan stek yasash uchun uch million varaq grafen kerak bo‘ladi. Bundan tashqari, grafen shunchaki fantastik assimilyatsiya xususiyatlariga ega - neft ekvivalentida o'z og'irligidan 900 baravar ko'p.
Bundan tashqari, ushbu "aqlli material" suvni emas, balki yog'ni o'zlashtiradi, bu esa o'z navbatida sayyorani neft bo'laklaridan tozalashda juda istiqbolli qiladi. Yuqorida aytilganlarning barchasiga qo'shimcha ravishda, grafen shunchalik moslashuvchanki, uni 20% ga xavfsiz tarzda cho'zish mumkin. Biroq, yangi ultra yengil materiallarni yaratish bo'yicha tajribalar davom etmoqda.
Amaliyot shuni ko'rsatadiki, yaqin kelajakda insoniyatni bundan ham aql bovar qilmaydigan kashfiyotlar kutmoqda. Ehtimol, tez orada ilmiy onglar 9,9% havodan tashkil topgan moddalarni zamondoshlar hukmiga taqdim etadilar.
Har biringiz bilasizki, olmos bugungi kunda qattiqlik standarti bo'lib qolmoqda. Er yuzida mavjud bo'lgan materiallarning mexanik qattiqligini aniqlashda olmosning qattiqligi standart sifatida olinadi: Mohs usuli bilan o'lchanganda - sirt namunasi shaklida, Vikers yoki Rokvell usullari bilan - indenter sifatida (ko'proq). qattiq qattiqligi kamroq bo'lgan tanani tekshirganda). Bugungi kunga kelib, qattiqligi olmosning xususiyatlariga yaqinlashadigan bir nechta materiallarni qayd etish mumkin.
bu holatda solishtiring. original materiallar, Vickers usuli bo'yicha ularning mikroqattiqligi asosida, material 40 GPa dan yuqori tezlikda o'ta qattiq deb hisoblanganda. Materiallarning qattiqligi namunaning sintezining xususiyatlariga yoki unga qo'llaniladigan yukning yo'nalishiga qarab farq qilishi mumkin.
Qattiqlik qiymatlarining 70 dan 150 GPa gacha o'zgarishi qattiq materiallar uchun umumiy tushunchadir, garchi 115 GPa mos yozuvlar qiymati hisoblanadi. Keling, tabiatda mavjud bo'lgan olmosdan tashqari 10 ta eng qattiq materialni ko'rib chiqaylik.
10. Bor suboksidi (B 6 O) - qattiqlik 45 GPa gacha
Bor suboksidi ikosahedrlar shaklidagi donalarni yaratish qobiliyatiga ega. Bu holda hosil bo'lgan donalar ikki o'nlab juftlashgan kristallar-tetraedralardan tashkil topgan o'ziga xos egizak kristallarni ifodalovchi izolyatsiya qilingan kristallar yoki kvazikristallarning navlari emas.
10. Reniy diborid (ReB 2) - qattiqlik 48 GPa
Ko'pgina tadqiqotchilar ushbu materialni o'ta qattiq turdagi material sifatida tasniflash mumkinmi degan savol tug'diradi. Buning sababi juda g'ayrioddiy mexanik xususiyatlar ulanishlar.
Turli atomlarning qatlamma-qavat almashinishi bu materialni anizotropik qiladi. Shuning uchun qattiqlik ko'rsatkichlarini o'lchash har xil turdagi kristallografik tekisliklar mavjudligida har xil bo'lib chiqadi. Shunday qilib, reniy diboridni past yuklarda sinovdan o'tkazish 48 GPa qattiqlikni ta'minlaydi va yuk ortishi bilan qattiqlik ancha kamayadi va taxminan 22 GPa ni tashkil qiladi.
8. Magniy alyuminiy borid (AlMgB 14) - qattiqlik 51 GPa gacha
Tarkibi alyuminiy, magniy, bor aralashmasi, past surma ishqalanishi, shuningdek, yuqori qattiqlikdir. Bu fazilatlar soqolsiz ishlaydigan zamonaviy mashina va mexanizmlarni ishlab chiqarish uchun xudo bo'lishi mumkin. Ammo bunday o'zgarishda materialdan foydalanish hali ham juda qimmat deb hisoblanadi.
AlMgB14 - maxsus nozik filmlar, impulsli turdagi lazer yotqizish natijasida yaratilgan, 51 GPa gacha mikroqattiqlikka ega bo'lish qobiliyatiga ega.
7. Bor-uglerod-kremniy - qattiqlik 70 GPa gacha
Bunday ulanishning asosi qotishmani maqbul qarshilikni nazarda tutadigan sifatlarga ega kimyoviy hujum salbiy turdagi va yuqori harorat. Bunday material 70 GPa gacha bo'lgan mikroqattiqlik bilan ta'minlangan.
6. Bor karbid B 4 C (B 12 C 3) - qattiqlik 72 GPa gacha
Yana bir material bor karbiddir. Modda faol ishlatilgan turli hududlar sanoat 18-asrda ixtiro qilingandan so'ng deyarli darhol.
Materialning mikroqattiqligi 49 GPa ga etadi, ammo bu ko'rsatkichni strukturaga argon ionlarini qo'shish orqali ham oshirish mumkinligi isbotlangan. kristall panjara- 72 GPa gacha.
5. Uglerod-bor nitridi - qattiqligi 76 GPa gacha
Butun dunyodagi tadqiqotchilar va olimlar uzoq vaqtdan beri aniq natijalarga erishilgan murakkab o'ta qattiq materiallarni sintez qilishga harakat qilmoqdalar. Murakkabning tarkibiy qismlari bor, uglerod va azot atomlaridir - o'lchamlari o'xshash. Materialning sifatli qattiqligi 76 GPa ga etadi.
4. Nanostrukturali kubonit - qattiqlik 108 GPa gacha
Materiallar, shuningdek, kingsongit, borazon yoki elbor deb ataladi, shuningdek, mavjud noyob fazilatlar zamonaviy sanoatda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Olmos standartiga yaqin bo'lgan kubonitning qattiqligi 80-90 GPa bo'lgan holda, Hall-Petch qonunining kuchi ularning sezilarli o'sishiga olib kelishi mumkin.
Bu shuni anglatadiki, kristalli donalar hajmining pasayishi bilan materialning qattiqligi oshadi - 108 GPa gacha oshirish uchun ma'lum imkoniyatlar mavjud.
3. Vurtsit bor nitridi - qattiqligi 114 GPa gacha
Wurtzite kristalli tuzilishi yuqori qattiqlik qiymatlarini ta'minlaydi bu material. Mahalliy strukturaviy o'zgarishlar bilan, muayyan turdagi yukni qo'llash paytida, moddaning panjarasidagi atomlar orasidagi bog'lanishlar qayta taqsimlanadi. Bu vaqtda materialning sifatli qattiqligi 78% ga oshadi.
Lonsdaleit uglerodning allotropik modifikatsiyasi bo'lib, olmosga aniq o'xshaydi. Qattiq topildi tabiiy material meteoritning tarkibiy qismlaridan biri bo'lgan grafitdan hosil bo'lgan meteorit kraterida edi, lekin u rekord darajadagi kuchga ega emas edi.
2009 yilda olimlar aralashmalarning yo'qligi olmosning qattiqligidan oshib ketadigan qattiqlikni ta'minlashi mumkinligini isbotladilar. Vurtsit bor nitridida bo'lgani kabi, bu holda yuqori qattiqlik qiymatlariga erishish mumkin.
Polimerlangan fullerit hozir fanga ma'lum bo'lgan eng qattiq material hisoblanadi. Bu tuzilgan molekulyar kristall bo'lib, uning tugunlari alohida atomlardan emas, balki butun molekulalardan iborat.
Fullerit 310 GPa gacha qattiqlikka ega va oddiy plastmassa kabi olmos yuzasini chizishga qodir. Ko'rib turganingizdek, olmos endi dunyodagi eng qattiq tabiiy material emas, fan uchun qattiqroq birikmalar mavjud.
Hozircha bular fanga ma'lum bo'lgan Yerdagi eng qattiq materiallardir. Tez orada bizda yangi kashfiyotlar va kimyo / fizika sohasida yutuq bo'lishi mumkin, bu bizga yuqori qattiqlikka erishishga imkon beradi.
Dunyodagi yangiliklarni kuzatib borsangiz zamonaviy texnologiyalar, keyin bu material siz uchun katta yangilik bo'lmaydi. Biroq, dunyodagi eng engil materialni diqqat bilan ko'rib chiqish va biroz batafsilroq ma'lumot olish foydalidir.
Bir yildan kamroq vaqt oldin dunyodagi eng engil material unvoni havo cho'tkasi deb nomlangan materialga berilgan edi. Ammo bu material kaftni uzoq vaqt ushlab turolmadi, uni yaqinda grafen aerogel deb nomlangan boshqa uglerod moddasi ushlab oldi. Yaratilgan tadqiqot guruhi Professor Gao Chao boshchiligidagi Zhejiang universiteti (Zhejiang universiteti) Polimer fani va texnologiyasi kafedrasi laboratoriyasi ultra yengil grafen aerojelining zichligi geliy gazidan bir oz pastroq va vodorod gazidan bir oz yuqoriroqdir.
Aerojellar materiallar sinfi sifatida 1931 yilda muhandis va kimyogar Samuel Stivens Kistler tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. O'shandan beri turli tashkilotlar olimlari amaliy foydalanish uchun shubhali ahamiyatga ega bo'lishiga qaramay, bunday materiallarni tadqiq qilib, ishlab chiqishdi. "Muzlatilgan tutun" deb ataladigan va zichligi 4 mg/sm3 bo'lgan ko'p qatlamli uglerod nanotubalaridan tashkil topgan aerojel eng ko'p unvonini yo'qotdi. engil material 2011 yilda 0,9 mg/sm3 zichlikka ega bo'lgan metall mikroqatlamli materialga o'tdi. Va bir yil o'tgach, eng engil material nomi zichligi 0,18 mg / sm3 bo'lgan aerografit deb ataladigan uglerod materialiga o'tdi.
Professor Chao jamoasi tomonidan yaratilgan eng yengil material unvonining yangi egasi grafen aerojelning zichligi 0,16 mg/sm3 ni tashkil qiladi. Bunday yaratish uchun engil material olimlar eng ajoyib va biri ishlatilgan yupqa materiallar bugun grafen. "Bir o'lchovli" grafen tolalari va ikki o'lchovli grafen lentalari kabi mikroskopik materiallarni yaratish tajribasidan foydalangan holda, jamoa grafenning ikki o'lchamiga yana bir o'lcham qo'shishga va katta hajmli g'ovakli grafen materialini yaratishga qaror qildi.
Xitoylik olimlar erituvchi materialdan foydalanadigan va odatda turli xil aerojellarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan qoliplash usuli o'rniga muzlatib quritish usulini qo'llashdi. Suyuq to'ldiruvchi va grafen zarralaridan iborat bo'lgan sovutuvchi eritmani sublimatsiya bilan quritish shakli berilgan shaklni deyarli to'liq takrorlaydigan gözenekli uglerod shimgichni yaratishga imkon berdi.
"Shablonlardan foydalanishning hojati yo'q. Biz yaratadigan uglerodli ultra yengil materialning o'lchami va shakli faqat idishning shakli va o'lchamlariga bog'liq ", deydi professor Chao, "ishlab chiqarilgan aerojel miqdori faqat idishning o'lchamiga bog'liq. , bu minglab kub santimetr bilan o'lchanadigan hajmga ega bo'lishi mumkin.
Olingan grafen aerojel juda kuchli va bardoshli materialdir. U singdira oladi organik materiallar, shu jumladan moy, og'irligi bo'yicha o'z og'irligidan 900 baravar ko'p, yuqori assimilyatsiya tezligi. Bir gramm aerojel atigi bir soniyada 68,8 gramm yog'ni o'zlashtiradi, bu uni okeanga to'kilgan neft uchun absorber sifatida ishlatish uchun jozibali materialga aylantiradi.
Grafen aerojel neftni tozalash vositasi sifatida xizmat qilishdan tashqari, energiya saqlash tizimlarida, ba'zi kimyoviy reaktsiyalar uchun katalizator sifatida va murakkab kompozit materiallar uchun plomba sifatida foydalanish imkoniyatiga ega.