يستخدم الإنسان في أنشطته صفات مختلفة من المواد والمواد. وليس المهم هو قوتها وموثوقيتها. ستتم مناقشة أقسى المواد في الطبيعة وتلك المصنوعة بشكل مصطنع في هذه المقالة.
المعيار المشترك
لتحديد قوة المادة ، يتم استخدام مقياس موس - مقياس لتقييم صلابة المادة من خلال رد فعلها على الخدش. بالنسبة للشخص العادي ، فإن أصعب مادة هي الماس. ستندهش ، لكن هذا المعدن لا يوجد إلا في مكان ما في المرتبة العاشرة بين الأصعب. في المتوسط ، تعتبر المادة فائقة الصلابة إذا كانت قيمتها أعلى من 40 جيجا باسكال. بالإضافة إلى ذلك ، عند تحديد أصعب مادة في العالم ، يجب أيضًا مراعاة طبيعة أصلها. في الوقت نفسه ، غالبًا ما تعتمد القوة والمتانة على تأثير العوامل الخارجية عليها.
أصعب مادة على وجه الأرض
في هذا القسم ، سوف نولي اهتمامًا للمركبات الكيميائية ذات البنية البلورية غير العادية ، والتي تكون أقوى بكثير من الألماس وقد تخدشها جيدًا. لنجلبأقوى 6 مواد من صنع الإنسان ، بدءًا من الأقل صلابة.
- نيتريد الكربون - البورون. هذا الإنجاز للكيمياء الحديثة لديه مؤشر قوة 76 جيجا باسكال.
- الجرافين الهوائي (aerographene) مادة أخف 7 مرات من الهواء ، والتي تستعيد شكلها بعد ضغط 90٪. مادة متينة بشكل مذهل يمكنها أيضًا امتصاص 900 ضعف وزنها في السوائل أو حتى الزيت. تم التخطيط لاستخدام هذه المادة في الانسكابات النفطية.
- الجرافين هو اختراع فريد وأقوى مادة متينة في الكون. المزيد عنه أدناه.
- Carbin عبارة عن بوليمر خطي من الكربون المتآصل ، يتم تصنيع الأنابيب فائقة الرقة (1 ذرة) والأنابيب فائقة القوة. لفترة طويلة ، لم يتمكن أحد من بناء مثل هذا الأنبوب بطول يزيد عن 100 ذرة. لكن العلماء النمساويين من جامعة فيينا تمكنوا من التغلب على هذا الحاجز. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم تصنيع كاربين سابقًا بكميات صغيرة وكان مكلفًا للغاية ، فمن الممكن اليوم تصنيعه بالأطنان. هذا يفتح آفاقا جديدة لتكنولوجيا الفضاء وما وراءها.
- Elbor (kingsongite ، cubonite ، borazone) هو مركب نانويديسم يستخدم على نطاق واسع اليوم في معالجة المعادن. صلابة - 108 جيغا.
الفوليريت هو أصعب مادة عرفها الإنسان اليوم على وجه الأرض. يتم ضمان قوتها البالغة 310 جيجا باسكال من خلال حقيقة أنها لا تتكون من ذرات فردية ، ولكن من جزيئات. هذه البلورات تخدش الماس بسهولة مثل سكين الزبدة
معجزة يد الانسان
الجرافين هو اختراع آخر للبشرية يعتمد على التعديلات المتآصلة للكربون. يبدو وكأنه غشاء رقيق بسمك ذرة واحدة ، لكنه أقوى 200 مرة من الفولاذ ، مع مرونة استثنائية.
يتحدثون عن الجرافين أنهم يقولون أنه من أجل اختراقه ، يجب أن يقف الفيل على طرف قلم رصاص. في الوقت نفسه ، الموصلية الكهربائية لها أعلى 100 مرة من سيليكون رقائق الكمبيوتر. قريباً جداً ستغادر المختبرات وتدخل الحياة اليومية على شكل ألواح شمسية وهواتف خلوية ورقائق كمبيوتر حديثة.
نتيجتان نادرتان جدًا للشذوذ في الطبيعة
في الطبيعة ، هناك مركبات نادرة جدًا لها قوة لا تصدق.
- نيتريد البورون مادة لها بلورات لها شكل وورتزيت معين. مع تطبيق الأحمال ، يتم إعادة توزيع الوصلات بين الذرات في الشبكة البلورية ، مما يزيد القوة بنسبة 75٪. مؤشر الصلابة هو 114 جيجا باسكال. تتشكل هذه المادة أثناء الانفجارات البركانية ، وهي صغيرة جدًا بطبيعتها.
- Lonsdaleite (في الصورة الرئيسية) مركب كربون متآصل. تم العثور على المادة في حفرة نيزكية ويعتقد أنها تشكلت من الجرافيت في ظل ظروف الانفجار. مؤشر الصلابة هو 152 جيجا باسكال. نادرًا ما توجد في الطبيعة.
عجائب الحياة البرية
من بين الكائنات الحية على كوكبنا ، هناك من لديه شيء مميز للغاية.
- شبكة Caaerostris darwini. الخيط الذي ينبعث منه عنكبوت داروين أقوى من الفولاذ وأصعب من الكيفلار. كانت هذه الشبكة هي التي استخدمها علماء ناسا في تطوير بدلات واقية من الفضاء.
- أسنان البطلينوس Sea Limpet - تتم الآن دراسة هيكلها الليفي بواسطة الأجهزة الإلكترونية. إنها قوية جدًا لدرجة أنها تسمح للرخويات بتمزيق الطحالب التي نمت في الحجر.
خشب البتولا
معجزة أخرى للطبيعة هي البتولا في شميت. خشبها هو أقسى مادة طبيعية من أصل بيولوجي. ينمو في الشرق الأقصى في محمية Kedrovaya Pad الطبيعية وهو مدرج في الكتاب الأحمر. القوة مماثلة للحديد والحديد الزهر. لكنها غير قابلة للتآكل والتعفن.
الاستخدام في كل مكان لخشب شميدت البتولا ، والذي لا يمكن حتى للرصاص اختراقه ، يعوقه ندرته الاستثنائية.
اصعب المعادن
هذا معدن أزرق-أبيض - كروم. لكن قوتها تعتمد على نقاوتها. في الطبيعة ، يحتوي على 0.02٪ ، وهي ليست صغيرة على الإطلاق. يتم استخراجه من صخور السيليكات. تحتوي النيازك المتساقطة على الأرض أيضًا على الكثير من الكروم.
إنه مقاوم للتآكل ومقاوم للحرارة وصهر. يوجد الكروم في العديد من السبائك (فولاذ الكروم ، نيتشروم) التي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة وفي الطلاءات الزخرفية المضادة للتآكل.
معًا أقوى
معدن واحد جيد ، لكن بعض التركيبات يمكن أن تعطي السبيكة خصائص مذهلة.
سبيكة فائقة القوة من التيتانيوم والذهب هي المادة القوية الوحيدة التي ثبت أنها متوافقة حيويًا مع الأنسجة الحية. سبيكة beta-Ti3Au قوية جدًا لدرجة أنهامن المستحيل طحنه في الهاون. من الواضح اليوم أن هذا هو مستقبل الغرسات والمفاصل والعظام الاصطناعية المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيقه على الحفر والمعدات الرياضية والعديد من المجالات الأخرى في حياتنا.
يمكن أن يكون لسبائك البلاديوم والفضة وبعض أشباه الفلزات خصائص متشابهة. يعمل علماء من معهد كالتك على هذا المشروع اليوم
المستقبل بسعر 20 دولارًا لكل خصلة
ما هي أصعب مادة يمكن لأي شخص في الشارع شراؤها اليوم؟ مقابل 20 دولارًا فقط ، يمكنك شراء 6 أمتار من شريط Braeön. منذ عام 2017 ، تم بيعها من الشركة المصنعة Dustin McWilliams. يتم الاحتفاظ بالتركيب الكيميائي وطريقة الإنتاج بسرية تامة ، لكن صفاته مذهلة.
يمكن تثبيت أي شيء بشريط لاصق. للقيام بذلك ، يجب لفه حول الأجزاء المراد تثبيتها ، وتسخينها بأخف وزنا عاديًا ، ويجب إعطاء التركيبة البلاستيكية الشكل المطلوب وهذا كل شيء. بعد التبريد يتحمل المفصل حمولة 1 طن
كلاهما صلب وناعم
في عام 2017 ، ظهرت معلومات حول إنشاء مادة مذهلة - وهي الأصعب والأكثر نعومة في نفس الوقت. اخترع علماء من جامعة ميشيغان هذه المادة الخارقة. تمكنوا من تعلم كيفية التحكم في بنية المادة وجعلها تعرض خصائص مختلفة.
على سبيل المثال ، عند استخدامه لإنشاء سيارات ، سيكون الجسم صلبًا عند الحركة ، ولينًا عند الاصطدام. يمتص الجسم طاقة الاتصال ويحمي الراكب.
