Адам өзүнүн ишмердүүлүгүндө заттардын жана материалдардын ар кандай сапаттарын колдонот. Жана алардын күчү жана ишенимдүүлүгү маанилүү эмес. Жаратылыштагы эң оор жана жасалма жол менен жасалган материалдар бул макалада талкууланат.
Жалпы стандарт
Материалдын бекемдигин аныктоо үчүн Мох шкаласы колдонулат - материалдын тырмалуу реакциясы боюнча катуулугун баалоочу шкала. Карапайым адам үчүн эң кыйын материал алмаз. Сиз таң каласыз, бирок бул минерал эң кыйындардын арасында 10-орунда гана турат. Орточо алганда, анын баалуулуктары 40 GPa жогору болсо, материал өтө катуу болуп эсептелет. Мындан тышкары, дүйнөдөгү эң катуу материалды аныктоодо анын келип чыгышынын табиятын да эске алуу керек. Ошол эле учурда күч жана туруктуулук көбүнчө ага тышкы факторлордун таасиринен көз каранды.
Жер жүзүндөгү эң катуу материал
Бул бөлүмдө биз алмаздан алда канча күчтүү жана аны тырмап салышы мүмкүн болгон адаттан тыш кристаллдык түзүлүштөгү химиялык кошулмаларга көңүл бурабыз. алып келелиэң кыйынынан баштап эң кыйын 6 адам жасаган материал.
- Көмүртек нитриди - бор. Заманбап химиянын бул жетишкендиги 76 GPa күч индексине ээ.
- Графен аэрогель (аэрографен) абадан 7 эсе жеңил материал, ал 90% кысылгандан кийин формасын калыбына келтирет. Өзүнүн салмагынан 900 эсе көп суюктукка, жада калса майга да сиңире турган укмуштуудай бышык материал. Бул материалды мунай төгүлгөн жерлерде колдонуу пландаштырылууда.
- Графен – уникалдуу ойлоп табуу жана ааламдагы эң бышык материал. Төмөндө ал жөнүндө бир аз көбүрөөк.
- Карбин – аллотроптук көмүртектин сызыктуу полимери, андан өтө жука (1 атом) жана өтө күчтүү түтүкчөлөр жасалат. Узундугу 100 атомдон ашкан мындай түтүктү көп убакыт бою эч ким кура алган эмес. Бирок Вена университетинин австриялык окумуштуулары бул тоскоолдукту жеңе алышты. Кошумчалай кетсек, эгерде мурда карабин аз санда синтезделсе жана абдан кымбат болсо, бүгүнкү күндө аны тонналап синтездесе болот. Бул космостук технологиялар жана андан тышкары үчүн жаңы горизонтторду ачат.
- Элбор (kingsongite, кубонит, боразон) - бүгүнкү күндө металл иштетүүдө кеңири колдонулган нано-дизайнланган кошулма. Катуулугу - 108 GPa.
Фуллерит бүгүнкү күндө адамзатка белгилүү болгон жер бетиндеги эң катуу материал. Анын 310 ГПа кубаттуулугу жеке атомдордон эмес, молекулалардан тургандыгы менен камсыз кылынат. Бул кристаллдар алмазды май бычагы сыяктуу оңой эле тырмашат
Адам колунун керемети
Графен – көмүртектин аллотропиялык модификацияларына негизделген адамзаттын дагы бир ойлоп табуусу. Бул калыңдыгы бир атомдук жука пленка окшойт, бирок болоттон 200 эсе бышык, өзгөчө ийкемдүүлүгү менен.
Графенди тешип өтүш үчүн пил карандаштын учунда турушу керек дешет. Ошол эле учурда анын электр өткөрүмдүүлүгү компьютер микросхемаларынын кремнийинен 100 эсе жогору. Жакында ал лабораториялардан чыгып, күн батареялары, уюлдук телефондор жана заманбап компьютердик чиптер түрүндө күнүмдүк жашоого кирет.
Табигаттагы аномалиялардын өтө сейрек болгон эки натыйжасы
Жаратылышта укмуштуудай күчкө ээ өтө сейрек кошулмалар бар.
- Бор нитриди – кристаллдары өзгөчө вуртцит формасына ээ болгон зат. Жүктөрдү колдонуу менен кристаллдык тордогу атомдордун ортосундагы байланыштар кайра бөлүштүрүлүп, күч 75% га жогорулайт. Катуулугу индекси 114 GPa болуп саналат. Бул зат жанар тоонун атылышында пайда болот, табияты боюнча өтө кичинекей.
- Lonsdaleite (негизги сүрөттө) аллотроптук көмүртек кошулмасы. Материал метеорит кратеринен табылган жана жарылуу шартында графиттен пайда болгон деп болжолдонууда. Катуулугу индекси 152 GPa болуп саналат. Табиятта сейрек кездешет.
Жапайы жаратылыштын кереметтери
Планетабыздагы тирүү жандыктардын арасында өзгөчө бир нерсеси барлар бар.
- Caerostris darwini веб-сайты. Дарвиндин жөргөмөсү чыгарган жип болоттон да күчтүү жанакевлардан кыйыныраак. Дал ушул желе NASA окумуштуулары космостук коргоочу костюмдарды иштеп чыгууда кызматка киришкен.
- Молушка тиштери Деңиз лимпети - алардын жипчелүү түзүлүшү азыр бионика тарабынан изилденип жатат. Алар ушунчалык күчтүү болгондуктан, моллюска ташка айланган балырларды үзүп салууга мүмкүндүк берет.
Темир кайың
Табигаттын дагы бир керемети - Шмидттин кайыңы. Анын жыгачы биологиялык келип чыккан эң катуу табигый материал. Ал Ыраакы Чыгышта «Кедровая пад» коругунда өсөт жана Кызыл китепке киргизилген. Күч темир жана чоюн менен салыштырууга болот. Бирок ал коррозияга жана чирип кетүүгө дуушар болбойт.
Шмидт кайыңдын бардык жерде колдонулушуна, атүгүл ок да кире албаган, анын өзгөчө сейрек кездешүүсү тоскоолдук кылат.
Эң катуу металл
Бул көк-ак металл - хром. Бирок анын күчү тазалыгына жараша болот. Жаратылышта анын курамында 0,02% бар, бул анчалык деле аз эмес. Ал силикат тектеринен алынат. Жерге түшкөн метеориттерде да хром көп болот.
Бул коррозияга туруктуу, ысыкка чыдамдуу жана отко чыдамдуу. Хром көптөгөн эритмелерде (хром болот, нихром) кездешет, алар өнөр жайда жана коррозияга каршы декоративдик каптоодо кеңири колдонулат.
Бирге күчтүүрөөк
Бир металл жакшы, бирок кээ бир комбинациялар эритмеге укмуштуудай касиеттерди бере алат.
Титан менен алтындын супер күчтүү эритмеси тирүү ткандар менен био шайкештиги далилденген жалгыз күчтүү материал. Бета-Ti3Au эритмеси ушунчалык бекем болгондуктан, алминометте майдалоо мүмкүн эмес. Бул ар кандай импланттардын, жасалма муундардын жана сөөктөрдүн келечеги экени бүгүн эле көрүнүп турат. Мындан тышкары, аны бургулоого, спорттук жабдууларга жана жашообуздун башка көптөгөн тармактарына колдонсо болот.
Палладий, күмүш жана кээ бир металлоиддердин эритмеси да ушундай касиеттерге ээ болушу мүмкүн. Калтех институтунун окумуштуулары бүгүн бул долбоордун үстүндө иштеп жатышат.
Келечек 20 доллардан
Бүгүн көчөдөн ким сатып ала турган эң кыйын материал кайсы? Болгону 20 долларга 6 метр Braeön лентасын сатып алсаңыз болот. 2017-жылдан бери ал Дастин МакУильямс өндүрүүчүсүнөн сатылууда. Химиялык курамы жана өндүрүү ыкмасы катуу жашыруун сакталат, бирок анын сапаттары укмуш.
Баардык нерсени скотч менен бекитсе болот. Бул үчүн, ал бекитиле турган тетиктерге оролуп, кадимки зажигалка менен жылытылат, пластикалык композицияга керектүү форма берилиши керек жана бүттү. Муздагандан кийин, түйүн 1 тонна жүккө туруштук берет.
Катуу да, жумшак да
2017-жылы укмуштуудай материалды түзүү жөнүндө маалымат пайда болгон - бир эле учурда эң катуу жана эң жумшак. Бул метаматериалды Мичиган университетинин окумуштуулары ойлоп табышкан. Алар материалдын түзүлүшүн башкарууну жана анын ар кандай касиеттерин көрсөтүүнү үйрөнө алышты.
Мисалы, аны унааларды жасоо үчүн колдонгондо, дене кыймылдаганда катуу, кагылышканда жумшак болот. Дене контакт энергиясын сиңирип, жүргүнчүнү коргойт.
