Каталог
  

Самый крепкий минерал в мире


Какой самый крепкий материал на земле - список прочнейших вещей мира

Знаете ли вы, какой материал на нашей планете считается самым крепким? Со школы нам всем известно, что алмаз — крепчайший минерал, но он далеко не самый крепкий. Твёрдость — не главное свойство, которым характеризуется материя. Одни свойства могут мешать появлению царапин, другие — способствовать эластичности. Хотите знать больше? Перед вами рейтинг материалов, которые будет очень сложно разрушить.

Алмаз

Бриллиант во всей своей красе

Классический пример прочности, засевший в учебниках и головах. Его твёрдость означает устойчивость к царапинам. В шкале Мооса (качественная шкала, которая измеряет сопротивление различных минералов) алмаз показывает результат в 10 (шкала идёт от 1 до 10, где 10 — самое твёрдое вещество). Алмаз настолько твёрдый, что другие алмазы должны быть использованы для его резки.

Шёлк паука Дарвина

Паутина, способная остановить аэробус

Этот материал часто упоминается как самое сложное биологическое вещество в мире (хотя это утверждение сейчас оспаривается изобретателями), сеть паука Дарвина сильнее, чем сталь и обладает большим запасом жёсткости, чем кевлар. Её вес не менее замечателен: нить, достаточно длинная, чтобы окружить Землю, весит всего 0,5 кг.

Аэрографит

Аэрографит в обычной посылке

Эта синтетическая пена является одним из самых лёгких строительных материалов в мире. Аэрографит примерно в 75 раз легче пенополистирола (но намного сильнее!). Этот материал может быть спрессован в 30 раз от его первоначального размера без ущерба для его структуры. Ещё один интересный момент: аэрографит может выдержать массу в 40 000 раз больше собственного веса.

Палладиевое микролегированное стекло

Стекло во время краш-теста

Это вещество разработано учёными в Калифорнии. Микролегированное стекло имеет почти совершенное сочетание жёсткости и прочности. Причиной этого является то, что его химическая структура снижает хрупкость стекла, но сохраняет жёсткость палладия.

Карбид вольфрама

Вольфрамовое сверло

Карбид вольфрама невероятно твёрдый и имеет качественно высокую жёсткость, но он довольно хрупкий, его легко можно согнуть.

Карбид кремния

Карбид кремния в виде кристаллов

Этот материал используется в создании брони для боевых танков. Фактически он используется почти во всём, что может защищать от пуль. Он имеет рейтинг твёрдости Мооса 9, а также имеет низкий уровень теплового расширения.

Кубический нитрид бора

Молекулярная структура нитрида бора

Примерно такой же сильный, как алмаз, кубический нитрид бора имеет одно важное преимущество: он нерастворим в никеле и железе при высоких температурах. По этой причине его можно использовать для обработки этих элементов (алмазные формы нитридов с железом и никелем при высоких температурах).

Dyneema

Кабель из Dyneema

Считается самым сильным волокном в мире. Возможно, вас удивит факт: «дайнима» легче воды, но она может остановить пули!

Титановые сплавы

Трубка сплава

Титановые сплавы чрезвычайно гибкие и имеют очень высокую прочность на растяжение, но не имеют такой жёсткости, как стальные сплавы.

Аморфные сплавы

Аморфные металлы легко меняют форму

Liquidmetal разработан в компании Caltech. Несмотря на название, этот металл не является жидким и при комнатной температуре имеют высокий уровень прочности и износотойкости. При нагревании аморфные сплавы могут менять форму.

Наноцеллюлоза

Будущая бумага может быть тверже алмазов

Это новейшее изобретение создаётся из древесной массы, при этом обладая большей степенью прочности, чем сталь! И гораздо дешевле. Многие учёные считают наноцеллюлозу дешёвой альтернативой палладиевому стеклу и углеродному волокну.

Зубы моллюсков

Раковина блюдца

Ранее мы упоминали, что пауки Дарвина плетут нить одного из самых прочных органических материалов на Земле. Тем не менее зубы морского блюдечка оказались ещё сильнее, чем паутины. Зубы лимпетов чрезвычайно жёсткие. Причина этих удивительных характеристик в назначении: сбор водорослей с поверхности горных пород и кораллов. Учёные считают, что в будущем мы могли бы скопировать волокнистую структуру зубов лимпета и использовать её в автомобильной промышленности, кораблях и даже авиационной индустрии.

Мартенситностареющие стали

Ступень ракеты, в которой многие узлы содержат мартенситностареющие стали

Это вещество сочетает в себе высокий уровень прочности и жёсткости без потери эластичности. Стальные сплавы этого типа находят применение в аэрокосмических и промышленно-производственных технологиях.

Осмий

Кристалл осмия

Осмий чрезвычайно плотен. Его используют при изготовлении вещей, требующих высокого уровня прочности и твёрдости (электрические контакты, ручки для наконечников и т.д.).

Кевлар

Кевларовая каска остановила пулю

Используемый во всём, от барабанов до пуленепробиваемых жилетов, кевлар является синонимом твёрдости. Кевлар — это тип пластика, который обладает чрезвычайно высокой прочностью на растяжение. Фактически она примерно в 8 раз больше, чем у стальной проволоки! Он также может выдерживать температуры около 450 ℃.

Spectra

Трубы из материала Spectra

Высокоэффективный полиэтилен является действительно прочным пластиком. Эта лёгкая, прочная нить может выдерживать невероятное натяжение и в десять раз прочнее стали. Подобно кевлару, Spectra также используется для баллистических устойчивых жилетов, шлемов и бронетехники.

Графен

Гибкий экран из графена

Лист графена (аллотроп углерода) толщиной в один атом в 200 раз сильнее, чем сталь. Хотя графен похож на целлофан, он действительно поражает. Понадобится школьный автобус, балансирующий на карандаше, чтобы проткнуть стандартный лист А1 из этого материала!

Buckypaper

Новая технология, способная перевернуть наше представление о прочности

Эта нанотехнология изготовлена ​​из углеродных труб, которые в 50 000 раз тоньше человеческих волос. Это объясняет, почему он в 10 раз легче, чем сталь, но в 500 раз сильнее.

Металлическая микрорешётка

в сателлитах регулярно применяются сплавы из микрорешётки

Самый лёгкий в мире металл, металлическая микрорешётка также является одним из самых лёгких конструкционных материалов на Земле. Некоторые учёные утверждают, что он в 100 раз легче пенополистирола! Пористый, но чрезвычайно сильный материал, он используется во многих областях техники. Boeing упомянул об использовании его при изготовлении самолётов, в основном в полах, сидениях и стенах.

Углеродные нанотрубки

Модель нанотрубок

Углеродные нанотрубки (УНТ) можно описать как «бесшовные цилиндрические полые волокна», которые состоят из одного скатанного молекулярного листа чистого графита. В результате получается очень лёгкий материал. В наномасштабе углеродные нанотрубки имеют прочность в 200 раз больше, чем у стали.

Аэрографен

Фантастический аэрографен сложно даже описать!

Также известен как графеновый аэрогель. Представьте себе прочность графена в сочетании с невообразимой лёгкостью. Аэрогель в 7 раз легче воздуха! Этот невероятный материал может полностью восстановиться после сжатия в более чем 90% и может поглощать до 900 раз больше собственного веса в масле. Есть надежда, что этот материал можно будет использовать для ликвидации разливов нефти.

Неназванное вещество, находящееся в разработке в Массачусетском технологическом институте

Главный корпус политеха штата Массачусетс

На момент написания этой статьи учёные из Массачусетского технологического института полагали, что они обнаружили секрет максимизации 2-мерной прочности графена в 3-х измерениях. Их пока ещё неназванное вещество может иметь примерно 5% плотности стали, но в 10 раз больше прочности.

Карбин

Молекулярная структура карбина

Несмотря на то что он является единой цепочкой атомов, карбин имеет удвоенную прочность на растяжение от графена и в три раза большую жёсткость, чем алмаз.

Вюрцит нитрид бора

место рождения нитрида бора

Это природное вещество производится в жерле действующих вулканов и на 18% прочнее, чем алмаз. Это одно из двух веществ, встречающихся в природе, которые, как было установлено, в настоящее время превосходят алмазы по твёрдости. Проблема в том, что там не так много этого вещества, и сейчас трудно сказать наверняка, является ли это утверждение на 100% верным.

Лонсдейлит

Метеориты — главные источники лонсдейлита

Также известный как гексагональный алмаз, это вещество состоит из атомов углерода, но они просто расположены по-другому. Наряду с вюрцитом нитридом бора это одно из двух природных веществ тверже алмаза. На самом деле Лондсдейлит 58% тверже! Однако, как и в случае с предыдущим веществом, он находится в относительно малых объёмах. Иногда он возникает, когда графитовые метеориты, сталкиваются с планетой Землёй.

Будущее не за горами, поэтому к концу XXI века можно ожидать появление сверхпрочных и сверхлёгких материалов, которые придут на смену кевлару и алмазам. А пока остаётся только удивляться развитию современных технологий.

  • Автор: Никита Линник
  • Распечатать

www.publy.ru

Химики доказали, что алмаз не самый твёрдый минерал на планете

Химики доказали, что алмаз не самый твёрдый минерал на планете. Известный постулат о том, что алмаз – самый твердый материал, утрачивает свою значимость: китайские химики теперь приписывают это свойство редкому минералу, на 58% превосходящему алмаз по твердости.

Ученые из Шанхайского Университета Цзяо Тун (Shanghai Jiao Tong University) промоделировали экстремальное воздействие давления зондирующим индентером на кристаллы двух редких веществ, претендующих на статус самых твердых материалов.

Вюрцит нитрида бора и Лонсдейлит – самые твёрдые минералы

Нитрид бора (BN) с кристаллической решеткой типа вюрцит (w-BN) напоминает структуру алмаза, а если эта гексагональная решетка построена из атомов углерода, то она называется лонсдейлит.

Лонсдейлит является известной аллотропной модификацией углерода – «черный алмаз».

В природе вюрцит нитрида бора и лонсдейлит встречаются крайне редко; и хотя эти вещества можно получить в лабораторных условиях, еще никто не тестировал их высочайшую прочность.

Предположения, основанные на результатах проведенного китайскими учеными моделирования, позволяют говорить о том, что вюрцит нитрида бора и лонсдейлит прочнее алмаза на 18% и 58% соответственно. Соответственно – алмаз не самый твёрдый минерал на планете.

Если это подтвердится в эксперименте, то в мире появятся два новых самых твердых вещества.

Конечно, провести такой эксперимент – непростая задача. Для тестирования необходимо иметь достаточное количество этих очень редких минералов.

Лонсдейлит в природе

Лонсдейлит встречается в породе, образованной графит содержащими кометами, упавшими на Землю. Вюрцит нитрида бора образуется во время вулканических процессов при очень больших давлениях и температурах.

Твердость минерала в лабильности. Вюрцит нитрида бора

Из двух описанных минералов вюрцит нитрида бора может оказаться более полезным в практическом смысле, поскольку он более инертен к воздействию кислорода при повышенных температурах, чем алмаз.

Из такого материала можно изготавливать превосходные наконечники для обработки поверхности или сверления, способные работать при высоких температурах, а также устойчивые к коррозии пленки, например, для обшивки летательных аппаратов.

Интересное и, в некотором смысле, парадоксальное свойство вюрцита нитрида бора определяет его феноменальную твердость: это подвижность связей между его атомами.

Когда материал подвергается нагрузке, часть связей переориентируется под углом 90° и таким образом возникающее напряжение частично сглаживается.

Структура алмаза тоже способна претерпевать подобные изменения, но, в отличие от вюрцита нитрида бора, который при этом становится заметно (примерно на 80%) прочнее, алмаз этим свойством не обладает.

Проблема монокристаллов

В Гейдельбергском Университете (University of Heidelberg, Германия) также проводятся исследования в этой области.

Наталья Дубровинская, руководитель работ, объясняет, что «очень важно выяснить детали механизма, который улучшает технологические характеристики материала и, тем более, такую сложную характеристику, как твердость».

Поняв принцип изменения твердости материалов, можно в дальнейшем ставить задачу о получении материалов с заданными свойствами.

Однако для четкого построения и проверки теоретических концепций необходимо располагать монокристаллическими образцами материала; на сегодняшний день еще не разработаны методы выделения или искусственного получения таких кристаллов из какой-либо субстанции.

svit24.net

Самое твёрдое вещество в мире: избавляемся от ложных истин

Назвать самое твёрдое вещество в мире не так просто, как может показаться поначалу. Дело в том, что твёрдость материалов может меняться в зависимости от некоторых внешних факторов. В частности, она, как ни странно, может оказаться разной, когда изменяется прилагаемая к веществу нагрузка.

Многие годы эталоном твёрдости считался алмаз. Впрочем, почему считался? В мире материалов его твёрдость до сих пор остаётся эталоном. Всё, что уступает алмазу в твёрдости, но приближается к нему по этому показателю, называют сверхтвёрдым. А вещества, которые твёрже алмаза, несут гордое наименование «ультра прочных».

И здесь многие читатели могут засомневаться. Ведь ещё не так давно даже в школах учили, что твёрже алмаза в природе ничего нет, и эту истину запомнили многие. Но все истины относительны, как говорят философы. Информация о «самом твёрдом алмазе» в наше время также претерпела изменения.

Так что же твёрже алмаза?

Начнём с того, что алмазы также бывают разными по твёрдости. Твёрдость материалов измеряется гигапаскалями (ГПа). Так вот, у разных алмазов этот показатель может варьировать от 70 до 150 ГПа. Согласитесь, разброс весьма существенный! Верхний предел прочности принадлежит так называемым чёрным алмазам, «карбонадо». В природном виде они обнаружены в крайне малых количествах, в Бразилии и Южной Африке.

Если «обычный» алмаз состоит из одного кристалла, то карбонадо — из огромного количества кристаллов углерода, между которыми остаются пустоты. Установлено, что эти алмазы образуются не при высоких давлениях, а при обычных, и находят их только на поверхности Земли. Распространена теория, что карбонадо занесены на нашу планету астероидом, возникшим в результате взрыва сверхновой звезды.

Итак, карбонадо — существенно твёрже «обычного» алмаза, но это всё же алмаз. А есть вещества, которые вовсе не являются алмазами, но твёрже их, и даже твёрже, чем карбонадо. Вот они:

  • фуллерит;
  • лонсдейлит;
  • вюртцидный нитрид бора.

Фуллерит

Это полностью искусственный материал, не встречающийся в природе. Его твёрдость оценена в 310 ГПа. «Карандашик» из этого материала с лёгкостью поцарапает алмазную пластинку. Фуллериты состоят из молекул фуллерена, синтезированного в 1985 году. За это открытие его авторы получили, между прочим, Нобелевскую премию по химии!

Интересно, что долгое время фуллерит был невероятно дорогим и редким веществом, потому что для его синтеза нужны чудовищно высокие давления. Но несколько лет назад российские физики в сотрудничестве с французскими сумели обойти это препятствие. Сейчас вещество уже можно создавать в относительно простых условиях.

Лонсдейлит

Это вещество называют «гексагональным алмазом», потому что оно состоит из графита, только изменённого. В природе очень редко встречается в метеоритных кратерах, но там его твёрдость даже уступает твёрдости карбонадо. Всё дело в примесях, которые обязательно присутствуют в естественных образцах лонсдейлита.

Чтобы это вещество избавилось от примесей, и получило свою максимальную твёрдость, его нужно создавать в лабораториях, в присутствии огромного давления. Твёрдость «чистого» лонсдейлита оценивают в 170 - 220 ГПа.

Вюртцидный нитрид бора

Не все учёные считают, что он твёрже алмаза. Иными словами, его третье место пока оспаривается. Дело в том, что в обычном состоянии нитрид бора хоть и очень твёрдый, но всё же относится не к ультра прочным, а к сверхтвёрдым веществам.

Всё меняется, когда на его структуру начинают оказывать давление. Атомарные связи этого вещества устроены так, что при повышении давления они «производят перегруппировку», и вот тогда-то нитрид бора становится твёрже алмаза!

Таким образом, определяя самое твёрдое вещество в мире, мы познакомились с интересными веществами, а заодно избавились от привычного мифа о «самом твёрдом алмазе».

Читайте также:

Где добывают алмазы в России: месторождения и технологии

Смертельная доза воды для человека - существует ли она

vseonauke.com

Самый мягкий минерал: шкала твердости и какой самый упругий в мире

Самый мягкий минерал, первый в шкале Мооса, белый тальк – весьма распространенная порода. Хорошо известен на бытовом уровне в виде детской присыпки. Название с древнеарабского переводится как белый или чистый.

Шкала твердости минералов (шкала Мооса) – это набор из десяти элементов для определения относительной твердости минералов. Она определяется царапанием. Эталонными считаются десять минералов, по возрастанию твердости.

Кроме них, таблица содержит сведения о других веществах с аналогичными свойствами. Название шкалы связано с именем немецкого минералога Фридриха Мооса, который предложил ее в 1811 году.

Тальк занимает верхнюю строчку шкалы с показателем 1 (бывает до двух). То есть это, вместе с графитом, самый мягкий минерал. Его можно поцарапать даже ногтем. Но сам он поцарапать ничего не способен. Далее располагаются более твердые минералы: гипс, кальцит, флюорит. Под последним, десятым номером, идет алмаз – самый твердый камень.

Добыча и применение

Тальк не относится к редким, поскольку залегает на Земле на всех континентах.

В России его добывают на среднем и южном Урале, западе Прибайкалья, в Восточной Сибири. Он есть в Африке, Америке, Узбекистане, Казахстане. Но не везде разрабатывается. Много веков его поставляют на рынок Египет, Китай, Юго-Восточная Азия. Минерал поделочного качества добывают несколько европейских стран. Половину всего объема дают Япония, США и Китай. Россия по этому показателю на десятом месте в мире.

Твердость минералов из разных месторождений, хоть и незначительно, отличается. Основные виды следующие:

  • агалит – по упорядоченной или хаотичной волокнистой структуре напоминает асбест;
  • благородный – белый или полупрозрачный, самый твердый минерал из всех видов талька, востребован как поделочный;
  • виллемсеит – голубой или зеленый цвета дает никель, вытесняющий магний;
  • миннесотаит – коричневатой окраски, которая получается из-за вытеснения магния железом;
  • стеатит – плотные, массивные кристаллы (другое название – жировик).

Достоинства талька полностью оценили в светской сфере: минерал, занимающий первую строчку по твердости камней шкалы Мооса, используют в быту, промышленности, косметологии:

  1. Тальком пересыпают изделия из резины, каучука, пластмассы, чтобы они не слипались при хранении, а также в медицине.
  2. Тальк полностью усваивается, содержит важнейшие для организма кальций и магний, поэтому порошок из него используют в БАДах и таблетках.

    Зарегистрирован как пищевая добавка E553b.

  3. Дезодоранты, пудра, кремы, бальзамы, мыло, другая косметика, парфюмерия, зубная паста содержат все тот же тальк-порошок.
  4. Для продуктов питания – как наполнитель и добавка, обсыпка для конфет, чтобы не слипались.
  5. Талькированная бумага, хорошо сохраняющая чернила, востребована для особо важных государственных документов.
  6. В промышленности это наполнитель лакокрасочных смесей, присадка для моторных масел, твердые смазки в машиностроении.

Ювелиров он не интересует, зато у камнерезов в почете. Обрабатывается этот не очень твердый минерал без особых инструментов.

С помощью обычного ножа можно изготовить великолепные шкатулки, вазы, поделки. Мастера создают даже иконы, вырезают целые панно из пластов талька.

Физические и магические свойства талька

Чистый тальк – довольно твердый минерал, силикат магния. Когда его в структуре замещают алюминий, железо, кальций, никель, марганец или хром, тогда получаются цветные разновидности талька – серый, белый, светло-зеленый.

Можно выделить такие физические особенности талька:

  1. Обладает жирным блеском, «скользит» при попадании на него жидкости, за что был назван «мыльным камнем».
  2. В воде не растворяется совсем, в кислотах очень плохо.
  3. Мягкий по структуре, но при нагреве твердеет.
  4. Плохо проводит электричество.
  5. Непрозрачен, на срезах переливается перламутром.
  6. Прозрачность может проявиться лишь на тонких слоях.
  7. Номер первый из шкалы Мооса.

Традиционная и народная медицина успешно применяют его как наружное средство, но не как твердый камень, а в виде порошка. Присыпка имеет противовоспалительные свойства. Ее используют для обработки опрелостей и натертостей, начиная с младенческого возраста. Особо показана такая присыпка при проблемах с ногами: неприятном запахе, мозолях, натоптышах. Из талька в сочетании с отварами трав получается эффективное мыло-антисептик и другие средства по лечению кожи. Твердый минерал используют при прогревании.

Минерал имеет исключительно позитивную ауру, поэтому колдунам и магам неинтересен. Но и как материал для оберегов или талисманов, при проведении ритуалов белой магии этот не очень твердый камень тоже почему-то не используют.

Однако все компенсирует единственное признаваемое эзотериками свойство – возвращать утраченную молодость. Тальк активно используют как основу для кремов, мазей, в разных снадобьях. Его позитив все-таки признается, и для улучшения энергетики помещения этот относительно твердый минерал рекомендуется для декорирования стен или других поверхностей и предметов.

Изучение талька астрологами ни к чему не привело: они не знают, что с ним делать, с какой стихией или знаками связывать. Но общая позитивная энергетика, надо полагать, не повредит ни одному знаку Зодиака. Волшебные кремы или мази одинаково полезны всем. А если приглянулась какая-нибудь шкатулка, статуэтка или другая милая вещица из твердого талька, можно смело ее покупать.

gems-and-jewels.ru


Смотрите также