Dans ses activités, une personne utilise diverses qualités de substances et de matériaux. Et leur force et leur fiabilité ne sont pas sans importance. Les matériaux les plus durs de la nature et ceux créés artificiellement seront abordés dans cet article.
Norme commune
Pour déterminer la résistance du matériau, l'échelle de Mohs est utilisée - une échelle permettant d'évaluer la dureté d'un matériau en fonction de sa réaction au grattage. Pour le profane, le matériau le plus dur est le diamant. Vous serez surpris, mais ce minéral n'est que quelque part à la 10ème place parmi les plus durs. En moyenne, un matériau est considéré comme super dur si ses valeurs sont supérieures à 40 GPa. De plus, lors de l'identification du matériau le plus dur au monde, la nature de son origine doit également être prise en compte. Dans le même temps, la résistance et la durabilité dépendent souvent de l'impact de facteurs externes sur celui-ci.
Le matériau le plus dur sur Terre
Dans cette section, nous allons prêter attention aux composés chimiques avec une structure cristalline inhabituelle, qui sont beaucoup plus solides que les diamants et pourraient bien les rayer. ApportonsTop 6 des matériaux synthétiques les plus durs, en commençant par le moins dur.
- Nitrure de carbone - bore. Cette réalisation de la chimie moderne a un indice de résistance de 76 GPa.
- L'aérogel de graphène (aérographène) est un matériau 7 fois plus léger que l'air, qui retrouve sa forme après 90% de compression. Un matériau incroyablement durable qui peut également absorber 900 fois son propre poids en liquide ou même en huile. Ce matériau est prévu pour être utilisé dans les déversements d'hydrocarbures.
- Le graphène est une invention unique et le matériau le plus durable de l'univers. Un peu plus sur lui ci-dessous.
- Carbin est un polymère linéaire de carbone allotropique, à partir duquel sont fabriqués des tubes super fins (1 atome) et super résistants. Pendant longtemps, personne n'a été capable de construire un tel tube d'une longueur de plus de 100 atomes. Mais des scientifiques autrichiens de l'Université de Vienne ont réussi à surmonter cette barrière. De plus, si auparavant la carabine était synthétisée en petite quantité et coûtait très cher, il est aujourd'hui possible de la synthétiser en tonnes. Cela ouvre de nouveaux horizons pour la technologie spatiale et au-delà.
- Elbor (kingsongite, cubonite, borazone) est un composé nanoconçu largement utilisé aujourd'hui dans le traitement des métaux. Dureté - 108 GPa.
Fullerite est le matériau le plus dur sur Terre connu de l'homme aujourd'hui. Sa force de 310 GPa est assurée par le fait qu'il n'est pas constitué d'atomes individuels, mais de molécules. Ces cristaux rayeront facilement un diamant comme un couteau à beurre
Le miracle des mains humaines
Le graphène est une autre invention de l'humanité basée sur des modifications allotropiques du carbone. Il ressemble à un film mince d'un atome d'épaisseur, mais 200 fois plus résistant que l'acier, avec une flexibilité exceptionnelle.
C'est à propos du graphène qu'ils disent que pour le percer, un éléphant doit se tenir sur la pointe d'un crayon. Dans le même temps, sa conductivité électrique est 100 fois supérieure à celle du silicium des puces informatiques. Très bientôt, il quittera les laboratoires et entrera dans la vie de tous les jours sous la forme de panneaux solaires, de téléphones portables et de puces informatiques modernes.
Deux très rares résultats d'anomalies dans la nature
Dans la nature, il existe des composés très rares qui ont une force incroyable.
- Le nitrure de bore est une substance dont les cristaux ont une forme spécifique de wurtzite. Avec l'application de charges, les connexions entre les atomes du réseau cristallin sont redistribuées, augmentant la résistance de 75%. L'indice de dureté est de 114 GPa. Cette substance se forme lors d'éruptions volcaniques, elle est de nature très petite.
- Lonsdaleite (sur la photo principale) est un composé de carbone allotropique. Le matériau a été trouvé dans un cratère de météorite et on pense qu'il s'est formé à partir de graphite dans les conditions de l'explosion. L'indice de dureté est de 152 GPa. Rarement trouvé dans la nature.
Merveilles de la vie sauvage
Parmi les êtres vivants de notre planète, il y en a qui ont quelque chose de très spécial.
- Web de Caaerostris darwini. Le fil émis par l'araignée de Darwin est plus solide que l'acier etplus dur que le kevlar. C'est cette toile que les scientifiques de la NASA ont mise au service du développement de combinaisons de protection spatiale.
- Dents de palourde Patelle marine - leur structure fibreuse est actuellement étudiée par la bionique. Ils sont si solides qu'ils permettent au mollusque d'arracher les algues qui ont poussé dans la pierre.
Bouleau de fer
Un autre miracle de la nature est le bouleau de Schmidt. Son bois est le matériau naturel d'origine biologique le plus dur. Il pousse en Extrême-Orient dans la réserve naturelle de Kedrovaya Pad et est répertorié dans le Livre rouge. La résistance est comparable à celle du fer et de la fonte. Mais il n'est pas sujet à la corrosion et à la pourriture.
L'utilisation omniprésente du bois de bouleau Schmidt, que même les balles ne peuvent pénétrer, est entravée par sa rareté exceptionnelle.
Le plus dur des métaux
Il s'agit d'un métal bleu-blanc - chrome. Mais sa force dépend de sa pureté. Dans la nature, il en contient 0,02%, ce qui n'est pas du tout si petit. Il est extrait de roches silicatées. Les météorites tombant sur Terre contiennent également beaucoup de chrome.
Il est résistant à la corrosion, résistant à la chaleur et réfractaire. Le chrome est présent dans de nombreux alliages (acier au chrome, nichrome) largement utilisés dans l'industrie et dans les revêtements décoratifs anti-corrosion.
Plus forts ensemble
Un métal est bon, mais certaines combinaisons peuvent donner à l'alliage des propriétés étonnantes.
Un alliage super résistant de titane et d'or est le seul matériau solide qui s'est avéré biocompatible avec les tissus vivants. L'alliage bêta-Ti3Au est si résistant qu'ilimpossible à broyer dans un mortier. Il est déjà clair aujourd'hui que c'est l'avenir de divers implants, articulations artificielles et os. En outre, il peut être appliqué au forage, aux équipements sportifs et à de nombreux autres domaines de notre vie.
Un alliage de palladium, d'argent et de certains métalloïdes peut également avoir des propriétés similaires. Des scientifiques de l'Institut C altech travaillent aujourd'hui sur ce projet.
Le futur à 20 $ l'écheveau
Quel est le matériau le plus dur que l'on puisse acheter aujourd'hui ? Pour seulement 20 $, vous pouvez acheter 6 mètres de ruban Braeön. Depuis 2017, il est en vente chez le fabricant Dustin McWilliams. La composition chimique et la méthode de production sont strictement confidentielles, mais ses qualités sont étonnantes.
Tout peut être fixé avec du ruban adhésif. Pour ce faire, il doit être enroulé autour des pièces à fixer, chauffé avec un briquet ordinaire, la composition plastique doit avoir la forme souhaitée et c'est tout. Après refroidissement, le joint résistera à une charge de 1 tonne.
À la fois dur et doux
En 2017, des informations sont apparues sur la création d'un matériau étonnant - le plus dur et le plus doux à la fois. Ce métamatériau a été inventé par des scientifiques de l'Université du Michigan. Ils ont réussi à apprendre à contrôler la structure du matériau et à lui faire présenter diverses propriétés.
Par exemple, lorsque vous l'utilisez pour créer des voitures, le corps sera rigide lors du déplacement et souple lors de la collision. Le corps absorbe l'énergie de contact et protège le passager.
