Nejtvrdší materiál na světě

krystal tvrdší než diamant

Při úvaze o nejtvrdším materiálu na světě vynalezeném člověkem si většina lidí okamžitě vybaví diamanty. A je to nepochybně jeden z nejpevnějších materiálů na planetě. Existují však materiály, které svou odolností a pevností předčí i diamanty.

V tomto článku vám řekneme, který materiál je nejtvrdší na světě a co dělá látku tvrdou.

Co je tvrdost

nejtvrdší materiál na světě

Když mluvíme o čistotě, tvrdost látky je určena jejím atomovým a molekulárním složením. Tato kompozice může být vytvořena pomocí nekonečného množství možných kombinací a specifická kombinace prvků každého materiálu je to, co nakonec určuje jeho jedinečné chemické a fyzikální vlastnosti.

Díky své atomové struktuře je uhlík výjimečně unikátním materiálem. Přestože má uhlík ve svém jádře pouze šest protonů, je schopen tvořit četné složité vazby díky všestrannosti geometrií vazeb. Pozoruhodná je také schopnost uhlíku slučovat se sám se sebou, zejména při vysokých tlacích, kdy lze generovat stabilní krystalovou mřížku. Za těchto ideálních podmínek mohou atomy uhlíku vytvořit pozoruhodně odolnou strukturu známou jako diamant.

Od nástupu nanotechnologie se nyní uznává, že existuje nejméně šest klasifikací látek, které převyšují sílu diamantů. Navíc je velmi pravděpodobné, že se tato částka v budoucnu zvýší.

Nejtvrdší materiál na světě

nejtvrdší materiál na světě

Wurtzit

Wurtzit je proslulý svou mimořádnou odolností, často přirovnávanou k síle vytvrzeného magmatu sopky. Použitím jiných atomů než uhlíku je možné vytvořit krystal s nitridem boru (BN) jako jednou ze složek. To vytváří četné možnosti, protože pátý a sedmý prvek periodické tabulky spojují své síly. Výsledná kombinace může existovat v různých formách, včetně amorfní (nekrystalické), hexagonální (podobné grafitu), krychlové (o něco měkčí než diamant) a wurtzitu.

Ze všech možných variací je konečná podoba nejpodivnější a nesmírně náročná na výrobu. Wurtzit vzniká pouze při sopečných erupcích a byl nalezen v omezeném množství, takže jeho přesné vlastnosti tvrdosti nebyly testovány ve větším měřítku. Wurtzit však představuje jiný typ krystalové mřížky, která je spíše čtyřstěnná než plošně centrovaná krychlová. Nejnovější simulace naznačují, že v tvrdosti překoná diamant o 18 %.

Lonsdaleite

Lonsdaleit je minerál, jehož tvrdost je předmětem zájmu zejména v oblasti výzkumu meteoritů. Pokud bychom si představili scénář, ve kterém by meteorit obsahující uhlík, konkrétně grafit, vstoupil do zemské atmosféry a dostal se do kontaktu s naší planetou, bylo by logické předpokládat, že toto těleso bude při dopadu extrémně horké. Pravdou však je, že zahřátí by byly pouze vnější vrstvy meteoritu, zatímco vnitřek zůstává po většinu své cesty na Zemi chladný.

Při nárazu nemají vnitřní síly působící na zemský povrch obdoby žádnému jinému přírodnímu jevu. Tento nesmírný tlak způsobí, že grafit podstoupí transformaci, jejímž výsledkem je vysoce krystalická struktura. Na rozdíl od diamantu tato struktura není krychlová, ale šestiúhelníková, což vytváří tvrdost přesahující diamant o 58 %.

Dyneema

Dyneema je vlákno, o kterém je známo, že je pevnější než ocel. Odkloníme-li se od přírodních látek, přejdeme k syntetickým materiálům. Když mluvíme o Dyneemě, je důležité poznamenat, že se jedná o termoplastický polyethylenový polymer s mimořádnou charakteristikou: jeho molekulová hmotnost je velmi vysoká. Většina molekul se skládá z řetězců atomů, které mají celkem několik tisíc jednotek atomové hmotnosti (protony a/nebo neutrony).

UHMWPE (ultra-vysokomolekulární polyethylen) však obsahuje řetězce s molekulovou hmotností milionů jednotek atomové hmotnosti. Takové dlouhé řetězce vedou ke zvýšeným intermolekulárním interakcím, což nakonec vytváří Dyneema, neuvěřitelně robustní materiál. Ve skutečnosti má nejvyšší odolnost proti nárazu ze všech uznávaných termoplastů. Tento materiál je tak pevný, že předčí všechna ostatní vázací a tažná lana na trhu. Má dokonce schopnost zastavit kulky, přestože je lehčí než voda. Ve skutečnosti je Dyneema patnáctkrát pevnější než stejné množství oceli.

Amorfní kovová slitina nebo kovové sklo

velmi tvrdý materiál

Dvě zásadní vlastnosti všech fyzikálních látek jsou pevnost, neboli množství síly, kterou dokáže odolat, a houževnatost, neboli její schopnost odolávat lomu. Jako příklad používáme keramiku: je pevná, ale není příliš tvrdá; Mohou prasknout i při malém nárazu. Skupina vědců a výzkumníků však v roce 2011 objevila nový typ mikroslitinového skla, složeného z pěti prvků: fosfor, křemík, germanium, stříbro a palladium. Tento inovativní materiál je odolnější než ocel.

Bucky Paper

Od konce 2. století bylo zjištěno, že existuje druh uhlíku, který je odolnější než diamanty: uhlíkové nanotrubice. Uspořádáním atomů uhlíku do šestiúhelníkového tvaru se získá pevná válcová struktura, která je stabilnější než jakákoli jiná struktura objevená člověkem. Každá nanotrubička má průměr mezi 4 a 10 nanometry, ale každá je působivě pevná a odolná. Uhlíkové nanotrubice váží pouze XNUMX % oceli, ale jejich pevnost je stokrát větší. Jsou také ohnivzdorné, mají vynikající tepelnou vodivost a mají pozoruhodné schopnosti elektromagnetického stínění. Tento materiál má různé aplikace v oblastech, jako je fyzika materiálů, elektronika, vojenská technika a biologie.

Jak vidíte, existují materiály, které sesadily diamant z trůnu jako nejtvrdší materiál na světě. Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o nejtvrdším materiálu na světě a jeho vlastnostech.


Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.