Odam o`z faoliyatida turli sifatdagi moddalar va materiallardan foydalanadi. Va ularning kuchi va ishonchliligi muhim emas. Tabiatdagi eng qattiq materiallar va sun'iy ravishda yaratilganlar ushbu maqolada muhokama qilinadi.
Umumiy standart
Materialning mustahkamligini aniqlash uchun Mohs shkalasi qo'llaniladi - materialning qattiqligini uning tirnalgan reaktsiyasiga qarab baholash uchun shkala. Oddiy odam uchun eng qattiq material olmosdir. Siz hayron qolasiz, lekin bu mineral eng qiyinlar orasida faqat 10-o'rinda turadi. O'rtacha, agar uning qiymatlari 40 GPa dan yuqori bo'lsa, material juda qattiq hisoblanadi. Bundan tashqari, dunyodagi eng qattiq materialni aniqlashda uning kelib chiqish tabiatini ham hisobga olish kerak. Shu bilan birga, mustahkamlik va chidamlilik ko'pincha tashqi omillarning unga ta'siriga bog'liq.
Yer yuzidagi eng qattiq material
Ushbu bo'limda biz g'ayrioddiy kristall tuzilishga ega bo'lgan, olmosdan ancha kuchli va uni tirnash xususiyati beruvchi kimyoviy birikmalarga e'tibor qaratamiz. olib kelamizeng qiyin 6 ta eng qattiq sun'iy materiallar, eng qiyinidan boshlab.
- Uglerod nitridi - bor. Zamonaviy kimyoning bu yutug‘i 76 GPa quvvat indeksiga ega.
- Grafen aerojel (aerografen) havodan 7 baravar engilroq material bo'lib, 90% siqilgandan keyin o'z shaklini tiklaydi. Ajablanarli darajada bardoshli material, u o'z og'irligidan 900 baravar ko'p suyuqlik yoki hatto yog'ni o'zlashtira oladi. Ushbu material neft to'kilishida qo'llanilishi rejalashtirilgan.
- Grafen noyob ixtiro va koinotdagi eng bardoshli materialdir. Quyida u haqida bir oz ko'proq.
- Karbin allotropik uglerodning chiziqli polimeri boʻlib, undan oʻta yupqa (1 atom) va oʻta kuchli naychalar hosil boʻladi. Uzoq vaqt davomida hech kim uzunligi 100 atomdan ortiq bo'lgan bunday naychani qura olmadi. Ammo Vena universitetining avstriyalik olimlari bu to'siqni engib o'tishga muvaffaq bo'lishdi. Bundan tashqari, agar ilgari karbin oz miqdorda sintez qilingan va juda qimmat bo'lgan bo'lsa, bugungi kunda uni tonnalab sintez qilish mumkin. Bu kosmik texnologiyalar va boshqa sohalar uchun yangi ufqlarni ochadi.
- Elbor (kingsongit, kubonit, borazon) nano-dizaynli birikma boʻlib, bugungi kunda metallni qayta ishlashda keng qoʻllaniladi. Qattiqlik - 108 GPa.
Fullerit bugungi kunda insoniyatga ma'lum bo'lgan Yerdagi eng qattiq materialdir. Uning 310 GPa quvvati alohida atomlardan emas, balki molekulalardan iboratligi bilan ta'minlanadi. Bu kristallar olmosni moy pichog'i kabi osongina tirnaydi
Inson qo'llari mo'jizasi
Grafen - uglerodning allotropik modifikatsiyasiga asoslangan insoniyatning yana bir ixtirosi. U qalinligi bir atom boʻlgan yupqa plyonkaga oʻxshaydi, lekin poʻlatdan 200 baravar kuchli, oʻta moslashuvchanligi bilan.
Gafen haqida, ular uni teshish uchun fil qalam uchida turishi kerak, deyishadi. Shu bilan birga, uning elektr o'tkazuvchanligi kompyuter chiplari kremniyidan 100 baravar yuqori. Tez orada u laboratoriyalarni tark etib, kundalik hayotga quyosh panellari, uyali telefonlar va zamonaviy kompyuter chiplari shaklida kiradi.
Tabiatdagi anomaliyalarning ikkita juda kam uchraydigan natijasi
Tabiatda ajoyib kuchga ega juda kam uchraydigan birikmalar mavjud.
- Bor nitridi - kristallari o'ziga xos vurtsit shakliga ega bo'lgan moddadir. Yuklarni qo'llash bilan kristall panjaradagi atomlar orasidagi bog'lanishlar qayta taqsimlanadi va kuchni 75% ga oshiradi. Qattiqlik indeksi 114 GPa. Bu modda vulqon otilishi paytida hosil bo'ladi, tabiatda juda kichik.
- Lonsdaleit (asosiy fotosuratda) allotropik uglerod birikmasidir. Material meteorit kraterida topilgan va portlash sharoitida grafitdan hosil bo'lgan deb taxmin qilinadi. Qattiqlik indeksi 152 GPa. Tabiatda kamdan-kam uchraydi.
Yovvoyi tabiatning moʻjizalari
Sayyoramizdagi tirik mavjudotlar orasida juda o'ziga xos narsaga ega bo'lganlar bor.
- Kaaerostris darvinining veb-sayti. Darvin o'rgimchak chiqaradigan ip po'latdan kuchliroq vakevlardan qiyinroq. Aynan shu tarmoq NASA olimlari kosmik himoya kostyumlarini ishlab chiqishda foydalanishgan.
- Clam tishlari Dengiz limpeti - ularning tolali tuzilishi endi bionik tomonidan o'rganilmoqda. Ular shunchalik kuchliki, ular mollyuskaga toshga aylangan suv o'tlarini yirtib tashlashga imkon beradi.
Temir qayin
Tabiatning yana bir mo''jizasi - Shmidt qayini. Uning yog'ochi biologik kelib chiqishi eng qattiq tabiiy materialidir. U Uzoq Sharqda Kedrovaya Pad qo'riqxonasida o'sadi va Qizil kitobga kiritilgan. Quvvat temir va quyma temir bilan taqqoslanadi. Lekin u korroziyaga va parchalanishga tobe emas.
Shmidt qayin yog'ochidan hamma joyda foydalanishga, hatto o'q ham kira olmaydigan, uning noyobligi tufayli to'sqinlik qiladi.
Eng qattiq metallar
Bu ko'k-oq metall - xrom. Ammo uning kuchi uning tozaligiga bog'liq. Tabiatda u 0,02% ni o'z ichiga oladi, bu unchalik kichik emas. U silikat jinslaridan olinadi. Yerga tushgan meteoritlarda ham koʻp xrom bor.
Bu korroziyaga chidamli, issiqlikka chidamli va oʻtga chidamli. Xrom sanoatda va korroziyaga qarshi dekorativ qoplamalarda keng qo'llaniladigan ko'plab qotishmalarda (xromli po'lat, nikrom) mavjud.
Birgalikda kuchliroq
Bitta metall yaxshi, lekin ba'zi kombinatsiyalar qotishmaga ajoyib xususiyatlarni berishi mumkin.
Titan va oltinning oʻta kuchli qotishmasi tirik toʻqimalarga biologik mos kelishi isbotlangan yagona kuchli materialdir. Beta-Ti3Au qotishmasi shunchalik kuchliki, uohakda maydalash mumkin emas. Bu turli implantlar, sun'iy bo'g'inlar va suyaklarning kelajagi ekanligi bugungi kunda allaqachon aniq. Bundan tashqari, u burg'ulash, sport jihozlari va hayotimizning boshqa ko'plab sohalarida qo'llanilishi mumkin.
Palladiy, kumush va ba'zi metalloidlarning qotishmasi ham shunga o'xshash xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin. K altek instituti olimlari bugun ushbu loyiha ustida ishlamoqda.
Kelajak narxi 20 dollardan
Bugungi kunda ko'chada har kim sotib olishi mumkin bo'lgan eng qiyin material nima? Bor-yo‘g‘i 20 dollarga siz 6 metr uzunlikdagi Braeön lentasini xarid qilishingiz mumkin. 2017 yildan beri u Dastin McWilliams ishlab chiqaruvchisidan sotiladi. Kimyoviy tarkibi va ishlab chiqarish usuli qat'iy maxfiy saqlanadi, lekin uning sifatlari hayratlanarli.
Hamma narsani lenta bilan mahkamlash mumkin. Buning uchun u mahkamlanadigan qismlarga o'ralgan bo'lishi kerak, oddiy zajigalka bilan isitiladi, plastik kompozitsiyaga kerakli shakl berilishi kerak va tamom. Sovutgandan so'ng, bo'g'in 1 tonna yukga bardosh beradi.
Ham qattiq, ham yumshoq
2017-yilda ajoyib material yaratilishi haqida ma'lumot paydo bo'ldi - bir vaqtning o'zida eng qattiq va eng yumshoq. Ushbu metamaterial Michigan universiteti olimlari tomonidan ixtiro qilingan. Ular materialning tuzilishini qanday boshqarishni va uni turli xil xususiyatlarni namoyish qilishni o'rganishga muvaffaq bo'lishdi.
Masalan, undan avtomobillarni yaratishda foydalanilganda, korpus harakatlanayotganda qattiq, toʻqnashganda esa yumshoq boʻladi. Tana aloqa energiyasini o'zlashtiradi va yo'lovchini himoya qiladi.
