Када размишљају о најтврђем материјалу на свету који је измислио човек, већина људи одмах помисли на дијаманте. И то је несумњиво један од најкрутијих материјала на планети. Међутим, постоје материјали који по издржљивости и чврстоћи надмашују чак и дијаманте.
У овом чланку ћемо вам рећи који је најтежи материјал на свету и шта чини супстанцу тврдом.
Шта је тврдоћа
Када говоримо о чистоћи, тврдоћа супстанце је одређена њеним атомским и молекуларним саставом. Ова композиција се може креирати кроз бесконачан број могућих комбинација, а специфична комбинација елемената сваког материјала је оно што на крају одређује његове јединствене хемијске и физичке атрибуте.
Због своје атомске структуре, угљеник је изузетно јединствен материјал. Упркос томе што у свом језгру има само шест протона, угљеник је способан да формира бројне комплексне везе захваљујући разноврсности геометрије својих веза. Такође је вредна пажње и способност угљеника да се комбинује са самим собом, посебно при високим притисцима, где се може створити стабилна кристална решетка. У овим идеалним условима, атоми угљеника могу створити изузетно издржљиву структуру познату као дијамант.
Од појаве нанотехнологије, сада је познато да постоји најмање шест класификација супстанци које премашују снагу дијаманата. Штавише, врло је вероватно да ће се овај износ повећати у будућности.
Најтврђи материјал на свету
Вуртзите
Вурцит је познат по својој изузетној издржљивости, често у поређењу са снагом очврсле магме вулкана. Користећи друге атоме осим угљеника, могуће је генерисати кристал са бор нитридом (БН) као једном од компоненти. Ово ствара бројне могућности јер се пети и седми елемент периодног система удружују. Добијена комбинација може постојати у различитим облицима, укључујући аморфну (некристалну), хексагоналну (слично графиту), кубну (нешто мекша од дијаманта) и вурцит.
Од свих могућих варијација, коначни облик је најчуднији и изузетно тежак за производњу. Вирцит настаје само током вулканских ерупција и пронађен је у ограниченим количинама, тако да његова тачна својства тврдоће нису тестирана на већој скали. Међутим, вурцит чини другачији тип кристалне решетке, која је тетраедарска, а не кубична са лицем. Најновије симулације показују да по тврдоћи надмашује дијамант за 18%.
Лонсдалеите
Лонсдалеит је минерал чија је тврдоћа предмет интересовања, посебно у области истраживања метеорита. Ако бисмо замислили сценарио у којем је метеорит који садржи угљеник, тачније графит, ушао у Земљину атмосферу и дошао у контакт са нашом планетом, било би логично претпоставити да би ово тело било изузетно вруће при удару. Међутим, истина је да би само спољни слојеви метеорита били подложни загревању, док унутрашњост остаје хладна током већег дела свог пута до Земље.
После удара, унутрашње силе које делују немају премца ни један други природни феномен на површини Земље. Овај огроман притисак узрокује да графит пролази кроз трансформацију, што резултира високо кристалном структуром. За разлику од дијаманта, ова структура није кубична већ хексагонална, што даје тврдоћу која је већа од дијаманта за 58%.
Динеема
Динеема је влакно за које се зна да је јаче од челика. Удаљавајући се од природних супстанци, прећи ћемо на синтетичке материјале. Када говоримо о Динеема, важно је напоменути да је то термопластични полиетиленски полимер са изванредном карактеристиком: његова молекулска тежина је веома висока. Већина молекула се састоји од ланаца атома који имају укупно неколико хиљада јединица атомске масе (протона и/или неутрона).
Међутим, УХМВПЕ (полиетилен ултра високе молекулске тежине) садржи ланце са молекулском масом од милиона јединица атомске масе. Такви дуги ланци резултирају побољшаним интермолекуларним интеракцијама, на крају стварајући Динеема, невероватно робустан материјал. У ствари, има највећу отпорност на удар од свих признатих термопласта. Овај материјал је толико јак да надмашује све остале ужад за везивање и вучу на тржишту. Чак има способност да заустави метке упркос томе што је лакши од воде. У ствари, Динеема је петнаест пута јача од једнаке количине челика.
Аморфна метална легура или метално стакло
Два кључна својства свих физичких супстанци су снага, или количина силе коју може да издржи, и жилавост, или њена способност да се одупре лому. Као пример користимо керамику: јака је, али није јако тврда; Могу се сломити чак и уз мањи удар. Међутим, група научника и истраживача открила је 2011. нову врсту стакла од микролегуре, састављене од пет елемената: фосфора, силицијума, германијума, сребра и паладијума. Овај иновативни материјал је издржљивији од челика.
Буцкипапер
Од краја 2. века установљено је да постоји врста угљеника која је отпорнија од дијаманата: угљеничне наноцеви. Распоређивањем атома угљеника у хексагонални облик, добија се чврста цилиндрична структура која је стабилнија од било које друге структуре коју је човек открио. Свака наноцев је пречника између 4 и 10 нанометра, али свака је импресивно јака и издржљива. Угљеничне наноцеви теже само XNUMX% челика, али њихова снага је стотине пута већа. Такође су отпорни на ватру, имају одличну топлотну проводљивост и имају значајне могућности електромагнетне заштите. Овај материјал има различите примене у областима као што су физика материјала, електроника, војна технологија и биологија.
Као што видите, постоје материјали који су скинули дијамант са трона као најтврђи материјал на свету. Надам се да уз ове информације можете сазнати више о најтврђем материјалу на свету и његовим карактеристикама.