Apabila merenung bahan paling sukar di dunia yang dicipta oleh manusia, kebanyakan orang segera memikirkan berlian. Dan ia sudah pasti salah satu bahan yang paling tegar di planet ini. Walau bagaimanapun, terdapat bahan yang mengatasi walaupun berlian dari segi ketahanan dan kekuatan.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda bahan yang paling sukar di dunia dan apa yang menjadikan bahan keras.
Apakah kekerasan
Apabila kita bercakap dari segi ketulenan, kekerasan bahan ditentukan oleh komposisi atom dan molekulnya. Komposisi ini boleh dibuat melalui kemungkinan kombinasi yang tidak terhingga, dan gabungan unsur khusus setiap bahan inilah yang akhirnya menentukan sifat kimia dan fizikalnya yang unik.
Oleh kerana struktur atomnya, karbon adalah bahan yang sangat unik. Walaupun hanya mempunyai enam proton dalam nukleusnya, karbon mampu membentuk banyak ikatan kompleks berkat kepelbagaian geometri ikatannya. Juga patut diberi perhatian ialah keupayaan karbon untuk bergabung dengan dirinya sendiri, terutamanya pada tekanan tinggi, di mana kekisi kristal yang stabil boleh dihasilkan. Di bawah keadaan ideal ini, atom karbon boleh mencipta struktur yang sangat tahan lama yang dikenali sebagai berlian.
Sejak kemunculan nanoteknologi, kini diakui bahawa terdapat sekurang-kurangnya enam klasifikasi bahan yang melebihi kekuatan berlian. Tambahan pula, besar kemungkinan jumlah ini akan meningkat pada masa hadapan.
Bahan paling sukar di dunia
Wurtzit
Wurtzite terkenal dengan ketahanannya yang luar biasa, sering dibandingkan dengan kekuatan magma yang mengeras gunung berapi. Menggunakan atom selain karbon, adalah mungkin untuk menghasilkan kristal dengan boron nitrida (BN) sebagai salah satu komponen. Ini mewujudkan banyak kemungkinan apabila unsur kelima dan ketujuh dalam jadual berkala bergabung. Gabungan yang terhasil boleh wujud dalam pelbagai bentuk, termasuk amorfus (bukan kristal), heksagon (seperti grafit), kubik (agak lebih lembut daripada berlian), dan wurtzite.
Daripada semua variasi yang mungkin, bentuk akhir adalah yang paling pelik dan sangat sukar untuk dihasilkan. Wurtzite timbul hanya semasa letusan gunung berapi dan telah ditemui dalam kuantiti yang terhad, jadi sifat kekerasannya yang tepat belum diuji pada skala yang lebih besar. Walau bagaimanapun, wurtzite membentuk jenis kekisi kristal yang berbeza, iaitu tetrahedral dan bukannya kubik berpusat muka. Simulasi terkini menunjukkan bahawa ia melebihi berlian sebanyak 18% dari segi kekerasan.
Lonsdaleite
Lonsdaleite ialah mineral yang kekerasannya menjadi topik yang menarik, terutamanya dalam bidang penyelidikan meteorit. Jika kita membayangkan senario di mana meteorit yang mengandungi karbon, khususnya grafit, memasuki atmosfera Bumi dan bersentuhan dengan planet kita, adalah logik untuk mengandaikan bahawa badan ini akan menjadi sangat panas apabila hentaman. Walau bagaimanapun, kebenarannya ialah hanya lapisan luar meteorit yang akan mengalami pemanasan, manakala bahagian dalam kekal sejuk untuk kebanyakan perjalanannya ke Bumi.
Apabila hentaman, daya dalaman yang dikenakan tidak dapat ditandingi oleh mana-mana fenomena semula jadi lain di permukaan Bumi. Tekanan yang besar ini menyebabkan grafit mengalami perubahan, menghasilkan struktur yang sangat hablur. Tidak seperti berlian, struktur ini bukan kubik tetapi heksagon, yang menghasilkan kekerasan yang melebihi berlian sebanyak 58%.
Dyneema
Dyneema adalah serat yang diketahui lebih kuat daripada keluli. Beralih daripada bahan semula jadi, kita akan beralih kepada bahan sintetik. Apabila bercakap tentang Dyneema, adalah penting untuk diperhatikan bahawa ia adalah polimer polietilena termoplastik dengan ciri yang luar biasa: berat molekulnya sangat tinggi. Kebanyakan molekul terdiri daripada rantaian atom yang mempunyai sejumlah beberapa ribu unit jisim atom (proton dan/atau neutron).
Walau bagaimanapun, UHMWPE (polietilena berat molekul ultra tinggi) mengandungi rantai dengan jisim molekul berjuta-juta unit jisim atom. Rantaian panjang sedemikian menghasilkan interaksi antara molekul yang dipertingkatkan, akhirnya mencipta Dyneema, bahan yang sangat teguh. Malah, ia mempunyai rintangan hentaman tertinggi daripada semua termoplastik yang diiktiraf. Bahan ini sangat kuat sehingga ia mengatasi semua tali pengikat dan penarik yang lain di pasaran. Ia juga mempunyai keupayaan untuk menghentikan peluru walaupun lebih ringan daripada air. Malah, Dyneema adalah lima belas kali lebih kuat daripada jumlah keluli yang sama.
Aloi logam amorfus atau kaca logam
Dua sifat penting bagi semua bahan fizikal ialah kekuatan, atau jumlah daya yang boleh ditahan, dan keliatan, atau keupayaannya untuk menahan patah. Kami menggunakan seramik sebagai contoh: ia kuat, tetapi tidak terlalu keras; Mereka boleh pulang modal dengan kesan kecil. Walau bagaimanapun, sekumpulan saintis dan penyelidik menemui pada 2011 jenis kaca mikro aloi baharu, yang terdiri daripada lima unsur: fosforus, silikon, germanium, perak dan paladium. Bahan inovatif ini lebih tahan lama daripada keluli.
buckypaper
Sejak akhir abad ke-2, telah ditetapkan bahawa terdapat sejenis karbon yang lebih tahan daripada berlian: karbon nanotube. Dengan menyusun atom karbon dalam bentuk heksagon, struktur silinder pepejal diperoleh yang lebih stabil daripada struktur lain yang ditemui oleh manusia. Setiap nanotube berdiameter antara 4 dan 10 nanometer, tetapi setiap satu sangat kuat dan tahan lama. Karbon nanotube beratnya hanya XNUMX% daripada keluli, tetapi kekuatannya ratusan kali lebih besar. Ia juga tahan api, mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik dan mempunyai keupayaan pelindung elektromagnet yang ketara. Bahan ini mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang seperti bahan fizik, elektronik, teknologi ketenteraan dan biologi.
Seperti yang anda boleh lihat, terdapat bahan yang telah menurunkan berlian sebagai bahan paling keras di dunia. Saya berharap dengan maklumat ini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang bahan yang paling sukar di dunia dan ciri-cirinya.