Najtvrdší materiál na svete

kryštál tvrdší ako diamant

Pri úvahách o najtvrdšom materiáli na svete, ktorý vynašiel človek, väčšina ľudí okamžite pomyslí na diamanty. A je to nepochybne jeden z najpevnejších materiálov na planéte. Existujú však materiály, ktoré svojou odolnosťou a pevnosťou predčia aj diamanty.

V tomto článku vám povieme, ktorý materiál je najtvrdší na svete a čo robí látku tvrdou.

Čo je tvrdosť

najtvrdší materiál na svete

Keď hovoríme o čistote, tvrdosť látky je určená jej atómovým a molekulárnym zložením. Toto zloženie môže byť vytvorené nekonečným množstvom možných kombinácií a špecifická kombinácia prvkov každého materiálu je to, čo v konečnom dôsledku určuje jeho jedinečné chemické a fyzikálne vlastnosti.

Vďaka svojej atómovej štruktúre je uhlík výnimočne jedinečný materiál. Napriek tomu, že má vo svojom jadre iba šesť protónov, uhlík je schopný vytvárať početné komplexné väzby vďaka všestrannosti geometrií väzieb. Pozoruhodná je aj schopnosť uhlíka spájať sa so sebou samým, najmä pri vysokých tlakoch, kde môže vzniknúť stabilná kryštálová mriežka. Za týchto ideálnych podmienok môžu atómy uhlíka vytvoriť pozoruhodne odolnú štruktúru známu ako diamant.

Od nástupu nanotechnológie sa dnes uznáva, že existuje najmenej šesť klasifikácií látok, ktoré prevyšujú silu diamantov. Okrem toho je veľmi pravdepodobné, že táto suma sa v budúcnosti zvýši.

Najtvrdší materiál na svete

najtvrdší materiál na svete

Wurtzit

Wurtzit je známy svojou výnimočnou odolnosťou, často porovnávanou so silou vytvrdnutej magmy sopky. Použitím iných atómov ako uhlíka je možné vytvoriť kryštál s nitridom bóru (BN) ako jednou zo zložiek. To vytvára početné možnosti, keď piaty a siedmy prvok periodickej tabuľky spojí svoje sily. Výsledná kombinácia môže existovať v rôznych formách, vrátane amorfnej (nekryštalickej), šesťuholníkovej (podobná grafitu), kubickej (o niečo mäkšej ako diamant) a wurtzitu.

Zo všetkých možných variácií je konečná podoba najzvláštnejšia a na výrobu je nesmierne náročná. Wurtzit vzniká iba počas sopečných erupcií a bol nájdený v obmedzenom množstve, takže jeho presné vlastnosti tvrdosti neboli testované vo väčšom meradle. Wurtzit však predstavuje iný typ kryštálovej mriežky, ktorá je skôr štvorstenná ako kubická s plošným stredom. Najnovšie simulácie naznačujú, že v tvrdosti prekonáva diamant o 18 %.

Lonsdaleite

Lonsdaleit je minerál, ktorého tvrdosť je predmetom záujmu najmä v oblasti výskumu meteoritov. Ak by sme si predstavili scenár, v ktorom by meteorit obsahujúci uhlík, konkrétne grafit, vstúpil do zemskej atmosféry a dostal sa do kontaktu s našou planétou, bolo by logické predpokladať, že toto teleso bude pri dopade extrémne horúce. Pravdou však je, že zahrievaniu by podliehali iba vonkajšie vrstvy meteoritu, zatiaľ čo vnútro zostávalo po väčšinu svojej cesty na Zem chladné.

Pri náraze pôsobia vnútorné sily, ktoré nemajú obdobu so žiadnym iným prírodným javom na zemskom povrchu. Tento obrovský tlak spôsobuje, že grafit prechádza transformáciou, čo vedie k vysoko kryštalickej štruktúre. Na rozdiel od diamantu táto štruktúra nie je kubická, ale šesťuholníková, čo vytvára tvrdosť, ktorá prevyšuje diamant o 58%.

Dyneema

Dyneema je vlákno, o ktorom je známe, že je pevnejšie ako oceľ. Odhliadnuc od prírodných látok, prejdeme k syntetickým materiálom. Keď hovoríme o Dyneeme, je dôležité poznamenať, že ide o termoplastický polyetylénový polymér s mimoriadnou charakteristikou: jeho molekulová hmotnosť je veľmi vysoká. Väčšina molekúl pozostáva z reťazcov atómov, ktoré majú celkovo niekoľko tisíc atómových hmotnostných jednotiek (protónov a/alebo neutrónov).

Avšak UHMWPE (polyetylén s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou) obsahuje reťazce s molekulovou hmotnosťou miliónov jednotiek atómovej hmotnosti. Takéto dlhé reťazce majú za následok vylepšené medzimolekulové interakcie, čo v konečnom dôsledku vytvára Dyneema, neuveriteľne robustný materiál. V skutočnosti má najvyššiu odolnosť proti nárazu zo všetkých uznávaných termoplastov. Tento materiál je taký pevný, že prekonáva všetky ostatné viazacie a ťažné laná na trhu. Má dokonca schopnosť zastaviť guľky napriek tomu, že je ľahší ako voda. V skutočnosti je Dyneema pätnásťkrát pevnejšia ako rovnaké množstvo ocele.

Amorfná kovová zliatina alebo kovové sklo

veľmi tvrdý materiál

Dve rozhodujúce vlastnosti všetkých fyzikálnych látok sú pevnosť alebo množstvo sily, ktorú dokáže vydržať, a húževnatosť alebo schopnosť odolávať zlomeniu. Ako príklad používame keramiku: je pevná, ale nie veľmi tvrdá; Môžu prasknúť aj pri menšom náraze. Skupina vedcov a výskumníkov však v roku 2011 objavila nový typ mikrozliatinového skla, zloženého z piatich prvkov: fosfor, kremík, germánium, striebro a paládium. Tento inovatívny materiál je odolnejší ako oceľ.

Bucky Paper

Od konca 2. storočia sa zistilo, že existuje druh uhlíka, ktorý je odolnejší ako diamanty: uhlíkové nanorúrky. Usporiadaním atómov uhlíka do šesťuholníkového tvaru sa získa pevná valcová štruktúra, ktorá je stabilnejšia ako akákoľvek iná štruktúra objavená človekom. Každá nanorúrka má priemer 4 až 10 nanometre, ale každá je pôsobivo pevná a odolná. Uhlíkové nanorúrky vážia len XNUMX % ocele, no ich pevnosť je stokrát väčšia. Sú tiež ohňovzdorné, majú vynikajúcu tepelnú vodivosť a majú pozoruhodné schopnosti elektromagnetického tienenia. Tento materiál má rôzne aplikácie v oblastiach, ako je fyzika materiálov, elektronika, vojenská technika a biológia.

Ako vidíte, existujú materiály, ktoré zosadili diamant z trónu ako najtvrdší materiál na svete. Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o najtvrdšom materiáli na svete a jeho vlastnostiach.


Buďte prvý komentár

Zanechajte svoj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Povinné položky sú označené *

*

*

  1. Zodpovedný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajov: Kontrolný SPAM, správa komentárov.
  3. Legitimácia: Váš súhlas
  4. Oznamovanie údajov: Údaje nebudú poskytnuté tretím stranám, iba ak to vyplýva zo zákona.
  5. Ukladanie dát: Databáza hostená spoločnosťou Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Svoje údaje môžete kedykoľvek obmedziť, obnoviť a vymazať.