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Unter Festigkeit versteht man die Fähigkeit von Werkstoffen, der Zerstörung durch den Einfluss äußerer Kräfte und Faktoren, die zu inneren Spannungen führen, nicht zu erliegen. Für Materialien mit hohe Festigkeit, weites Gebiet Anwendungen. In der Natur existiere ich nicht nur Hartmetalle und langlebige Holzarten, aber auch künstlich hergestellte Hölzer langlebige Materialien. Viele Menschen sind sich sicher, dass Diamant das härteste Material der Welt ist, aber stimmt das wirklich?

Allgemeine Informationen:

Eröffnungsdatum: Anfang der 60er Jahre;

Entdecker - Sladkov, Kudryavtsev, Korshak, Kasatkin;

Dichte – 1,9-2 g/cm3.

Kürzlich haben Wissenschaftler aus Österreich ihre Arbeiten zur Etablierung einer nachhaltigen Produktion von Carbin abgeschlossen, einer allotropen Form von Kohlenstoff, die auf der sp-Hybridisierung von Kohlenstoffatomen basiert. Seine Festigkeitsindikatoren sind 40-mal höher als die von Diamant. Informationen hierzu wurden in einer der Ausgaben der Fachzeitschrift „Nature Materials“ veröffentlicht.

Nach sorgfältiger Untersuchung seiner Eigenschaften erklärten die Wissenschaftler, dass seine Stärke mit keinem zuvor entdeckten und untersuchten Material vergleichbar sei. Der Produktionsprozess stieß jedoch auf erhebliche Schwierigkeiten: Die Struktur von Carbin wird aus in langen Ketten gesammelten Kohlenstoffatomen gebildet, wodurch es während des Herstellungsprozesses zu zerfallen beginnt.

Um das festgestellte Problem zu beseitigen, haben Physiker der Wiener Staatsuniversität eine spezielle Schutzschicht entwickelt, in der Carbin synthetisiert wurde. Als Schutzbeschichtung Es wurden Schichten aus Graphen verwendet, übereinander gelegt und zu einer „Thermoskanne“ gerollt. Während Physiker hart daran arbeiteten, stabile Formen zu erreichen, entdeckten sie das elektrische Eigenschaften Material wird durch die Länge der Atomkette beeinflusst.

Forscher haben nicht gelernt, wie man Carbin ohne Schaden aus einer Schutzschicht extrahieren kann. Daher wird die Untersuchung des neuen Materials fortgesetzt. Wissenschaftler lassen sich nur von der relativen Stabilität der Atomketten leiten.

Carbyne ist eine wenig erforschte allotrope Modifikation von Kohlenstoff, deren Entdecker sowjetische Chemiker waren: A.M. Kudryavtsev, V.V. Kasatochkin. Informationen zum Ergebnis des Experiments mit ausführliche Beschreibung Die Entdeckung des Materials im Jahr 1967 erschien auf den Seiten einer der größten wissenschaftlichen Zeitschriften – „Berichte der Akademie der Wissenschaften der UdSSR“. 15 Jahre später erschien in der amerikanischen Fachzeitschrift Science ein Artikel, der Zweifel an den Ergebnissen sowjetischer Chemiker aufkommen ließ. Es stellte sich heraus, dass die der wenig untersuchten allotropen Modifikation von Kohlenstoff zugeordneten Signale mit dem Vorhandensein von Silikatverunreinigungen zusammenhängen könnten. Im Laufe der Jahre wurden ähnliche Signale im interstellaren Raum entdeckt.

Allgemeine Informationen:

Entdecker - Geim, Novoselov;

Wärmeleitfähigkeit – 1 TPa.

Graphen ist eine zweidimensionale allotrope Modifikation von Kohlenstoff, bei der die Atome zu einem hexagonalen Gitter zusammengefasst sind. Trotz der hohen Festigkeit von Graphen beträgt die Dicke seiner Schicht 1 Atom.

Die Entdecker des Materials waren die russischen Physiker Andrei Geim und Konstantin Novoselov. Die Wissenschaftler erhielten im eigenen Land keine finanzielle Unterstützung und beschlossen, in die Niederlande und in das Vereinigte Königreich Großbritannien und Nordirland zu ziehen. Im Jahr 2010 wurden Wissenschaftler mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Auf einer Graphenschicht, deren Fläche gleich eins ist Quadratmeter Bei einer Dicke von einem Atom können Gegenstände mit einem Gewicht von bis zu vier Kilogramm frei gehalten werden. Graphen ist nicht nur ein äußerst haltbares Material, sondern auch sehr flexibel. Aus einem Material mit solchen Eigenschaften wird es in Zukunft möglich sein, Fäden und andere Seilstrukturen zu weben, deren Festigkeit der Dicke in nichts nachsteht Stahlseil. Unter bestimmten Bedingungen kann das von russischen Physikern entdeckte Material Schäden an der Kristallstruktur verkraften.

Allgemeine Informationen:

Jahr der Eröffnung: 1967;

Farbe – braun-gelb;

Gemessene Dichte – 3,2 g/cm3;

Härte – 7-8 Einheiten auf der Mohs-Skala.

Die Struktur von Lonsdaleit, der in einem Meteoritenkrater entdeckt wurde, ähnelt der von Diamant; beide Materialien sind allotrope Modifikationen von Kohlenstoff. Höchstwahrscheinlich wurde Graphit, einer der Bestandteile des Meteoriten, durch die Explosion in Lonsdaleit umgewandelt. Zum Zeitpunkt der Entdeckung des Materials hatten Wissenschaftler keine Notiz davon hohe Leistung Es ist jedoch erwiesen, dass der Diamant, wenn er keine Verunreinigungen enthält, der hohen Härte des Diamanten in nichts nachsteht.

Allgemeine Informationen zu Bornitrid:

Dichte – 2,18 g/cm3;

Schmelzpunkt – 2973 Grad Celsius;

Kristallstruktur – sechseckiges Gitter;

Wärmeleitfähigkeit – 400 W/(m×K);

Härte – weniger als 10 Einheiten auf der Mohs-Skala.

Die Hauptunterschiede zwischen Wurtzit-Bornitrid, einer Verbindung aus Bor und Stickstoff, sind die thermischen und chemische Beständigkeit und Feuerbeständigkeit. Das Material kann verschiedene kristalline Formen haben. Graphit zum Beispiel ist das weichste, aber gleichzeitig stabilste Material, das in der Kosmetik verwendet wird. Die Sphaleritstruktur im Kristallgitter ähnelt der von Diamanten, ist jedoch hinsichtlich der Weichheit schlechter und weist gleichzeitig eine bessere chemische und thermische Beständigkeit auf. Diese Eigenschaften von Wurtzit-Bornitrid ermöglichen den Einsatz in Anlagen für Hochtemperaturprozesse.

Allgemeine Informationen:

Härte – 1000 H/m2;

Festigkeit – 4 Gn/m2;

Das Jahr der Entdeckung von metallischem Glas war 1960.

Metallisches Glas ist ein Material mit hoher Härte und einer ungeordneten Struktur auf atomarer Ebene. Der Hauptunterschied zwischen der Struktur von metallischem Glas und gewöhnlichem Glas ist seine hohe elektrische Leitfähigkeit. Solche Materialien werden durch eine Festkörperreaktion, schnelle Abkühlung oder Ionenbestrahlung gewonnen. Wissenschaftler haben gelernt, amorphe Metalle zu erfinden, deren Festigkeit dreimal höher ist als die von Stahllegierungen.

Allgemeine Informationen:

Elastizitätsgrenze – 1500 MPa;

KCU – 0,4–0,6 MJ/m2.

Allgemeine Informationen:

Schlagfestigkeit von KST – 0,25-0,3 MJ/m2;

Elastizitätsgrenze – 1500 MPa;

KCU – 0,4–0,6 MJ/m2.

Maraging-Stähle sind Eisenlegierungen, die eine hohe Schlagzähigkeit aufweisen, ohne ihre Duktilität zu verlieren. Trotz dieser Eigenschaften hält das Material nicht innovativ, auf dem neuesten Stand. Durch Wärmebehandlung gewonnene Legierungen sind kohlenstoffarme Stoffe, die ihre Festigkeit aus intermetallischen Verbindungen beziehen. Die Legierung enthält Nickel, Kobalt und andere karbidbildende Elemente. Diese Sorte Hochfester, hochlegierter Stahl ist aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts in seiner Zusammensetzung leicht zu verarbeiten. Ein Material mit diesen Eigenschaften findet Anwendung in der Luft- und Raumfahrt; es wird als Beschichtung für Raketengehäuse verwendet.

Osmium

Allgemeine Informationen:

Jahr der Eröffnung – 1803;

Die Gitterstruktur ist sechseckig;

Wärmeleitfähigkeit – (300 K) (87,6) W/(m×K);

Schmelzpunkt – 3306 K.

Zur Platingruppe gehört ein glänzendes, bläulich-weißes Metall mit hoher Festigkeit. Osmium mit hoher Atomdichte, außergewöhnlicher Feuerfestigkeit, Sprödigkeit, hoher Festigkeit, Härte und Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung Und aggressiver Einfluss Umfeld, weit verbreitet in der Chirurgie, Instrumentierung, chemischen Industrie, Elektronenmikroskopie, Raketentechnik und elektronische Geräte.

Allgemeine Informationen:

Dichte – 1,3-2,1 t/m3;

Die Festigkeit von Kohlefaser beträgt 0,5–1 GPa;

Der Elastizitätsmodul hochfester Kohlenstofffasern beträgt 215 GPa.

Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe sind Materialien, die aus einer Kohlenstoffmatrix bestehen, die wiederum mit Kohlenstofffasern verstärkt ist. Die Hauptmerkmale von Verbundwerkstoffen sind hohe Festigkeit, Flexibilität und Schlagfestigkeit. Struktur Verbundwerkstoffe kann entweder unidirektional oder dreidimensional sein. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Verbundwerkstoffe häufig verwendet verschiedene Bereiche, einschließlich der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Allgemeine Informationen:

Das offizielle Entdeckungsjahr der Spinne ist 2010;

>Die Schlagfestigkeit des Vlieses beträgt 350 MJ/m3.

Zum ersten Mal wurde in der Nähe von Afrika, auf dem Inselstaat Madagaskar, eine Spinne entdeckt, die riesige Netze webt. Diese Spinnenart wurde 2010 offiziell entdeckt. Wissenschaftler interessierten sich vor allem für die von Arthropoden gesponnenen Netze. Der Durchmesser der Kreise auf dem Stützfaden kann bis zu zwei Meter betragen. Die Stärke von Darwins Netz übertrifft die von synthetischem Kevlar, das in der Luftfahrt- und Automobilindustrie verwendet wird.

Allgemeine Informationen:

Wärmeleitfähigkeit – 900–2300 W/(m×K);

Schmelzpunkt bei einem Druck von 11 GPa – 3700–4000 Grad Celsius;

Dichte – 3,47–3,55 g/cm3;

Brechungsindex – 2,417-2,419.

Diamant bedeutet aus dem Altgriechischen übersetzt „unzerstörbar“, doch Wissenschaftler haben neun weitere Elemente entdeckt, die ihm in puncto Stärke überlegen sind. Obwohl Diamant in einer gewöhnlichen Umgebung endlos existiert, kann er sich bei hohen Temperaturen und einem Inertgas in Graphit verwandeln. Diamant ist das Referenzelement (auf der Mohs-Skala), das einen der höchsten Härtewerte aufweist. Für ihn, wie für viele Edelsteine, zeichnet sich durch Lumineszenz aus und lässt es leuchten, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt wird.

24. Oktober 2013

Je leichter desto besser?

Viele Menschen erinnern sich seit ihrer Kindheit an das Rätsel, was schwerer ist als ein Kilogramm Flaum oder ein Kilogramm Blei. Und viele sagten, ein Kilogramm Blei sei schwerer. Für den Menschen wirken Flaum, Blütenblätter und Löwenzahn wie etwas Leichtes.

Eine so banale Sache wie Aluminium schien den Wissenschaftlern des 19. Jahrhunderts eine grandiose Entdeckung zu sein. Viele von ihnen träumten von Wohnraum für alle Benachteiligten aus diesem leichten und langlebigen Metall. Wissenschaftler auf der ganzen Welt waren schon immer daran interessiert, möglichst leichte Materialien zu schaffen, die sich problemlos transportieren lassen.

So versucht die Menschheit, dem göttlichen Prinzip näher zu kommen, nach oben zu steigen und der großen Urquelle aller Dinge nahe zu kommen. Wie kann man sich nicht an das Märchen von der Tarnkappe erinnern – vielleicht blieben wissenschaftliche Köpfe unter dem Eindruck von Kinderbüchern?

Verwendung leichtester Materialien

Aber die lyrische Seite hat immer auch eine umgekehrte, praktische Seite. Die leichtesten Materialien sind eines der größten Probleme und Herausforderungen moderne Wissenschaft und insbesondere – Nanotechnologien. Solche Materialien werden für die Raumfahrt- und Militärindustrie, die Herstellung von Computern auf Basis modernster Prozessoren, in der Transplantologie und vielen anderen Bereichen menschlicher Tätigkeit benötigt.

Polystyrolschaum galt lange Zeit als eines der leichtesten von Menschenhand geschaffenen Materialien. Hierbei handelt es sich um ein Produkt aus der Klasse der Schaumstoffe, das aus Polystyrol und seinen Derivaten hergestellt wurde. Kaum vorstellbar, aber dieses Material besteht zu 98 % aus Luft und nur 2 % verbleiben als Polystyrol selbst.

Das Leben steht jedoch nicht still und ehrwürdige Wissenschaftler (schließlich rastlose Menschen) treiben sich weiterhin gegenseitig auf der Suche nach neuen, noch leichteren Substanzen an. Vor Kurzem war die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft von einer neuen Entdeckung auf dem Gebiet der nicht schweren Materialien begeistert.

gefrorene Luft

Die neue Substanz wurde „Aerogel“ genannt, was auf Russisch wie „gefrorene Luft“ oder „gefrorener Rauch“ klingen würde. Tatsächlich ähnelt diese Substanz in ihrer Erscheinung stark Rauch, der wie auf Wunsch eines verrückten Künstlers unerklärlicherweise von der Leinwand in die Realität wanderte.

Diese poröse Substanz mit bläulicher Tönung ähnelt Schaum oder leicht ausgehärtetem Rasierschaum. Einer der wichtigsten einzigartige Eigenschaften Dieses Material hält Belastungen stand, die sein Eigengewicht um mehr als das 2000-fache übersteigen können! Und das, wenn man bedenkt, dass das Aerogel zu 9,8 % aus Luft besteht.

Darüber hinaus ist dieser Stoff ein hervorragender Wärmeisolator, der isolierendem Glasfaser fast 40-mal überlegen ist, sodass Aerogel bereits in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wird. Zusätzlich zu hoch Wärmedämmeigenschaften Dieser Stoff ist praktisch undurchlässig für Schall und hält extremsten Temperaturen sowie starken Stößen stand.

In der Praxis kann ein 1 cm dicker Körperschutz aus Aerogel den Träger vor der Explosion eines ganzen Kilogramms Dynamit schützen. Aber die Liste der „Leichtmaterialien“ endet hier nicht. Chinesischen Wissenschaftlern ist es gelungen, ein Material zu schaffen, das so leicht ist, dass es auf Blütenblätter aufgetragen werden kann.

Ein Stück Flaum, das einen Elefanten stützen kann

Däumelinchen ist im Vergleich zu dieser Substanz, die Graphen genannt wurde, nur eine „fette Kuh“. Graphen ist nur doppelt so schwer wie das einfachste chemisches Element Wasserstoff und weniger dicht als Helium. Doch trotz dieser Leichtigkeit und Luftigkeit ist dieses Material äußerst langlebig.

Ein Blatt dick Plastiktüte in der Lage, das Gewicht eines Elefanten zu tragen. Um einen 1 mm dicken Stapel zu erhalten, werden drei Millionen Graphenschichten benötigt. Darüber hinaus verfügt Graphen über fantastische Absorptionseigenschaften – bis zum 900-fachen seines Eigengewichts in Öläquivalent.

Darüber hinaus absorbiert dieses „intelligente Material“ Öl und nicht Wasser, was es wiederum äußerst vielversprechend für die Beseitigung von Ölverschmutzungen auf dem Planeten macht. Darüber hinaus ist Graphen so flexibel, dass es problemlos um 20 % gedehnt werden kann. Die Experimente zur Entwicklung neuer ultraleichter Materialien gehen jedoch weiter.

Die Praxis zeigt, dass in naher Zukunft noch mehr unglaubliche Entdeckungen auf die Menschheit warten. Vielleicht werden wissenschaftliche Köpfe ihren Zeitgenossen schon bald Substanzen präsentieren, die zu 9,9 % allein aus Luft bestehen.

Die Welt um uns herum ist immer noch voller Geheimnisse, aber auch solche, die schon lange bekannt sind Phänomenwissenschaftler und die Substanzen überraschen und erfreuen immer wieder. Wir bewundern leuchtende Farben, erfreuen uns am Geschmack und nutzen die Eigenschaften verschiedenster Substanzen, die unser Leben angenehmer, sicherer und angenehmer machen. Auf der Suche nach den zuverlässigsten und stärksten Materialien hat der Mensch viele aufregende Entdeckungen gemacht, und hier ist eine Auswahl von nur 25 dieser einzigartigen Verbindungen!

25. Diamanten

Wenn nicht jeder, dann weiß das mit Sicherheit fast jeder. Diamanten gehören nicht nur zu den am meisten verehrten Edelsteinen, sondern auch zu den härtesten Mineralien der Erde. Auf der Mohs-Skala (einer Härteskala, die die Reaktion eines Minerals auf Kratzer bewertet) wird ein Diamant in Zeile 10 aufgeführt. Insgesamt gibt es 10 Stufen auf der Skala, wobei die 10. die letzte und schwierigste Stufe ist. Diamanten sind so hart, dass sie von anderen Diamanten nur zerkratzt werden können.

24. Fangnetze der Spinnenart Caerostris darwini


Foto: pixabay

Man kann es kaum glauben, aber das Netz der Caerostris darwini-Spinne (oder Darwinspinne) ist stärker als Stahl und härter als Kevlar. Dieses Netz gilt als das härteste biologische Material der Welt, obwohl es bereits einen potenziellen Konkurrenten hat, die Daten jedoch noch nicht bestätigt wurden. Die Spinnenfaser wurde auf Eigenschaften wie Bruchfestigkeit, Schlagfestigkeit, Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul (die Eigenschaft eines Materials, Dehnung und Kompression bei elastischer Verformung zu widerstehen) getestet, und bei all diesen Indikatoren zeigte sich das Spinnennetz am erstaunlichsten Weg. Darüber hinaus ist das Netz der Darwin-Spinnen unglaublich leicht. Wenn wir beispielsweise unseren Planeten mit Caerostris darwini-Fasern umwickeln, beträgt das Gewicht eines so langen Fadens nur 500 Gramm. Solch lange Netzwerke gibt es nicht, aber die theoretischen Berechnungen sind einfach erstaunlich!

23. Aerographit


Foto: BrokenSphere

Dieser synthetische Schaum ist eines der leichtesten Fasermaterialien der Welt und besteht aus einem Netzwerk von Kohlenstoffröhren mit nur wenigen Mikrometern Durchmesser. Aerographit ist 75-mal leichter als Schaumstoff, aber gleichzeitig viel stärker und flexibler. Es kann auf das 30-fache seiner ursprünglichen Größe komprimiert werden, ohne dass seine äußerst elastische Struktur beeinträchtigt wird. Dank dieser Eigenschaft hält Airgraphite-Schaum Belastungen bis zum 40.000-fachen seines Eigengewichts stand.

22. Palladium-Metallglas


Foto: pixabay

Ein Team von Wissenschaftlern des California Institute of Technology (Berkeley Lab) hat es entwickelt neuer Look Metallglas, das eine nahezu ideale Kombination aus Festigkeit und Duktilität vereint. Der Grund für die Einzigartigkeit des neuen Materials liegt darin, dass seine chemische Struktur die Zerbrechlichkeit bestehender glasartiger Materialien erfolgreich verbirgt und gleichzeitig eine hohe Dauerfestigkeit aufrechterhält, was letztendlich die Dauerfestigkeit dieser synthetischen Struktur deutlich erhöht.

21. Wolframkarbid


Foto: pixabay

Wolframkarbid ist ein unglaublich hartes Material, das äußerst verschleißfest ist. Unter bestimmten Bedingungen gilt diese Verbindung als sehr spröde, bei starker Belastung zeigt sie jedoch einzigartige plastische Eigenschaften, die sich in Form von Gleitbändern manifestieren. Dank all dieser Eigenschaften wird Wolframcarbid bei der Herstellung von panzerbrechenden Spitzen und verwendet verschiedene Geräte, einschließlich aller Arten von Fräsern, Schleifscheiben, Bohrern, Fräsern, Bohrern und anderen Schneidwerkzeugen.

20. Siliziumkarbid


Foto: Tiia Monto

Siliziumkarbid ist eines der Hauptmaterialien für die Herstellung von Kampfpanzern. Diese Verbindung ist für ihre geringen Kosten, ihre hervorragende Feuerfestigkeit und ihre hohe Härte bekannt und wird daher häufig bei der Herstellung von Geräten oder Geräten verwendet, die Kugeln abwehren, andere haltbare Materialien schneiden oder schleifen müssen. Siliziumkarbid eignet sich hervorragend als Schleifmittel, Halbleiter und sogar als Einsätze Schmuck Diamanten imitieren.

19. Kubisches Bornitrid


Foto: Wikimedia Commons

Kubisches Bornitrid ist ein superhartes Material mit einer ähnlichen Härte wie Diamant, verfügt aber auch über eine Reihe besonderer Vorteile – hohe Temperaturstabilität und chemische Beständigkeit. Kubisches Bornitrid löst sich auch bei hohen Temperaturen nicht in Eisen und Nickel, während Diamant unter den gleichen Bedingungen recht schnell chemische Reaktionen eingeht. Dies ist tatsächlich von Vorteil für den Einsatz in industriellen Schleifwerkzeugen.

18. Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht hohe dichte(UHMWPE), Fasermarke „Dyneema“


Foto: Justsail

Hochmodul-Polyethylen weist eine extrem hohe Verschleißfestigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Bruchzähigkeit (Zuverlässigkeit bei niedrigen Temperaturen) auf. Heute gilt es als der stärkste Faserstoff der Welt. Das Erstaunlichste an diesem Polyethylen ist, dass es leichter als Wasser ist und gleichzeitig Kugeln abwehren kann! Kabel und Seile aus Dyneema-Fasern sinken nicht im Wasser, benötigen keine Schmierung und verändern ihre Eigenschaften auch bei Nässe nicht, was für den Schiffbau sehr wichtig ist.

17. Titanlegierungen


Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)

Titanlegierungen sind unglaublich duktil und zeigen bei Dehnung eine erstaunliche Festigkeit. Darüber hinaus weisen sie eine hohe Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, was sie in Bereichen wie dem Flugzeugbau, der Raketentechnik, dem Schiffbau, der Chemie-, Lebensmittel- und Verkehrstechnik äußerst nützlich macht.

16. Flüssigmetalllegierung


Foto: pixabay

Dieses 2003 am California Institute of Technology entwickelte Material ist für seine Festigkeit und Haltbarkeit bekannt. Der Name der Verbindung wird mit etwas Zerbrechlichem und Flüssigem in Verbindung gebracht, aber wann Raumtemperatur Tatsächlich ist es ungewöhnlich hart, verschleißfest, hat keine Angst vor Korrosion und verwandelt sich beim Erhitzen in thermoplastische Kunststoffe. Die Hauptanwendungsgebiete liegen bisher in der Herstellung von Uhren, Golfschlägern und Beschichtungen für Mobiltelefone(Vertu, iPhone).

15. Nanozellulose


Foto: pixabay

Nanozellulose wird aus Holzfasern isoliert und ist eine neue Art von Holzmaterial, das stärker ist als sogar Stahl! Darüber hinaus ist Nanozellulose auch günstiger. Die Innovation hat großes Potenzial und könnte in Zukunft ernsthaft mit Glas und Kohlefaser konkurrieren. Die Entwickler glauben, dass dieses Material bald zum Einsatz kommen wird sehr gefragt bei der Herstellung von Militärpanzerungen, superflexiblen Schirmen, Filtern, flexiblen Batterien, absorbierenden Aerogelen und Biokraftstoffen.

14. Zähne von Napfschnecken


Foto: pixabay

Zuvor haben wir Ihnen bereits vom Fangnetz der Darwin-Spinne erzählt, das einst als das stärkste biologische Material auf dem Planeten galt. Eine aktuelle Studie hat jedoch gezeigt, dass die Napfschnecke die haltbarste biologische Substanz ist, die der Wissenschaft bekannt ist. Ja, diese Zähne sind stärker als das Netz von Caerostris darwini. Und das ist nicht verwunderlich, denn winzige Meeresbewohner ernähren sich von Algen, die auf der Oberfläche rauer Felsen wachsen und von denen sie Nahrung trennen Felsen, diese Tiere müssen hart arbeiten. Wissenschaftler glauben, dass wir in Zukunft das Beispiel der faserigen Struktur der Zähne von Meeresnapfschnecken im Maschinenbau nutzen und mit dem Bau von Autos, Booten und sogar anderen beginnen können Flugzeug erhöhte Kraft, inspiriert durch das Beispiel einfacher Schnecken.

13. Maraging-Stahl


Foto: pixabay

Maraging-Stahl ist eine hochfeste, hochlegierte Legierung mit ausgezeichneter Duktilität und Zähigkeit. Das Material ist in der Raketenwissenschaft weit verbreitet und wird zur Herstellung aller Arten von Werkzeugen verwendet.

12. Osmium


Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru

Osmium ist ein unglaublich dichtes Element, und aufgrund seiner Härte und seines hohen Schmelzpunkts ist es schwierig, es herzustellen Bearbeitung. Deshalb wird Osmium dort eingesetzt, wo Haltbarkeit und Festigkeit am meisten geschätzt werden. Osmiumlegierungen finden sich in elektrischen Kontakten, Raketen, militärischen Projektilen, chirurgischen Implantaten und vielen anderen Anwendungen.

11. Kevlar


Foto: Wikimedia Commons

Kevlar ist eine hochfeste Faser, die in zu finden ist Autoreifen, Bremsbeläge, Kabel, prothetische und orthopädische Produkte, Körperschutz, Schutzkleidungsstoffe, Schiffbau und Drohnenteile Flugzeug. Das Material ist fast zum Synonym für Festigkeit geworden und ist eine Kunststoffart mit unglaublich hoher Festigkeit und Elastizität. Die Zugfestigkeit von Kevlar ist achtmal höher als die von Stahldraht und es beginnt bei einer Temperatur von 450℃ zu schmelzen.

10. Ultrahochmolekulares Polyethylen hoher Dichte, Marke Spectra-Faser


Foto: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons

UHMWPE ist im Wesentlichen ein sehr haltbarer Kunststoff. Spectra, eine UHMWPE-Marke, ist wiederum eine leichte Faser mit höchster Verschleißfestigkeit, die in diesem Indikator Stahl zehnmal überlegen ist. Spectra wird wie Kevlar bei der Herstellung von Körperpanzern und Schutzhelmen verwendet. Neben UHMWPE ist die Marke Dynimo Spectrum in der Schiffbau- und Transportindustrie beliebt.

9. Graphen


Foto: pixabay

Graphen ist eine allotrope Modifikation von Kohlenstoff und seine Kristallgitter Es ist nur ein Atom dick und so stark, dass es 200-mal härter als Stahl ist. Graphen sieht aus wie Frischhaltefolie, aber es zu brechen ist eine fast unmögliche Aufgabe. Um eine Graphenplatte zu durchbohren, müssen Sie einen Bleistift hineinstecken und darauf eine Last balancieren, die einen ganzen Schulbus wiegt. Viel Glück!

8. Kohlenstoffnanoröhrenpapier


Foto: pixabay

Dank der Nanotechnologie ist es Wissenschaftlern gelungen, Papier herzustellen, das 50.000 Mal dünner ist als ein menschliches Haar. Platten aus Kohlenstoff-Nanoröhren sind zehnmal leichter als Stahl, aber das Erstaunlichste ist, dass sie bis zu 500-mal stärker als Stahl sind! Makroskopische Nanoröhrenplatten sind für die Herstellung von Superkondensatorelektroden am vielversprechendsten.

7. Mikrogitter aus Metall


Foto: pixabay

Das ist das leichteste Metall der Welt! Metall-Mikrogitter ist ein synthetisches poröses Material, das 100-mal leichter als Schaumstoff ist. Aber lass ihn Aussehen Lassen Sie sich nicht täuschen, diese Mikronetze sind auch unglaublich stark, was ihnen ein großes Potenzial für den Einsatz in allen möglichen technischen Bereichen bietet. Aus ihnen lassen sich hervorragende Stoßdämpfer und Wärmeisolatoren herstellen erstaunliche Fähigkeit Dieses Metall schrumpft und kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück, sodass es zur Energiespeicherung genutzt werden kann. Metallische Mikrogitter werden auch aktiv in der Produktion eingesetzt verschiedene Teile für Flugzeuge der amerikanischen Firma Boeing.

6. Kohlenstoffnanoröhren


Foto: Benutzer Mströck / en.wikipedia

Wir haben oben bereits über ultrastarke makroskopische Platten aus Kohlenstoffnanoröhren gesprochen. Aber was ist das für ein Material? Im Wesentlichen handelt es sich dabei um zu einer Röhre gerollte Graphenebenen (9. Punkt). Das Ergebnis ist ein unglaublich leichtes, belastbares und langlebiges Material mit einem breiten Anwendungsspektrum.

5. Airbrush


Foto: Wikimedia Commons

Dieses auch als Graphen-Aerogel bekannte Material ist extrem leicht und gleichzeitig stark. Das neuartige Gel ersetzt die flüssige Phase vollständig durch eine gasförmige Phase und zeichnet sich durch sensationelle Härte, Hitzebeständigkeit, geringe Dichte und geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Unglaublicherweise ist Graphen-Aerogel siebenmal leichter als Luft! Die einzigartige Verbindung kann auch nach 90 % Kompression ihre ursprüngliche Form wiederherstellen und eine Ölmenge absorbieren, die dem 900-fachen Gewicht des zur Absorption verwendeten Airgraphens entspricht. Vielleicht wird diese Materialklasse in Zukunft dazu beitragen, solche Probleme zu bekämpfen Umweltkatastrophen wie Ölverschmutzungen.

4. Unbenanntes Material, entwickelt vom Massachusetts Institute of Technology (MIT)


Foto: pixabay

Während Sie dies lesen, arbeitet ein Team von Wissenschaftlern des MIT daran, die Eigenschaften von Graphen zu verbessern. Den Forschern sei es bereits gelungen, die zweidimensionale Struktur dieses Materials in eine dreidimensionale umzuwandeln. Der neue Stoff Graphen hat seinen Namen noch nicht erhalten, aber es ist bereits bekannt, dass seine Dichte 20-mal geringer ist als die von Stahl und seine Festigkeit 10-mal höher ist als die von Stahl.

3. Karabiner


Foto von : Smokefoot

Obwohl es sich nur um lineare Ketten aus Kohlenstoffatomen handelt, hat Carbin die doppelte Zugfestigkeit von Graphen und ist dreimal härter als Diamant!

2. Bornitrid-Wurtzit-Modifikation


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Dieser neu entdeckte Naturstoff entsteht bei Vulkanausbrüchen und ist 18 % härter als Diamanten. Allerdings ist es Diamanten in einer Reihe anderer Parameter überlegen. Wurtzit-Bornitrid ist einer von nur zwei natürlichen Stoffen auf der Erde, der härter als Diamant ist. Das Problem besteht darin, dass es in der Natur nur sehr wenige solcher Nitride gibt und sie daher nicht einfach zu untersuchen oder in der Praxis anzuwenden sind.

1. Lonsdaleit


Foto: pixabay

Lonsdaleit, auch als hexagonaler Diamant bekannt, besteht aus Kohlenstoffatomen, aber in dieser Modifikation sind die Atome etwas anders angeordnet. Wie Wurtzit-Bornitrid ist Lonsdaleit eine natürliche Substanz, die in ihrer Härte dem Diamant überlegen ist. Darüber hinaus ist dieses erstaunliche Mineral bis zu 58 % härter als Diamant! Diese Verbindung ist wie Wurtzit-Bornitrid äußerst selten. Manchmal entsteht Lonsdaleit bei der Kollision von graphithaltigen Meteoriten mit der Erde.

Eine einfach brillante Entdeckung wurde von chinesischen Wissenschaftlern gemacht. Sie waren es, die der Welt das leichteste Material der Erde offenbarten. Seine Masse ist so gering, dass es leicht auf den Blütenblättern der Blüte gehalten werden kann. Die Zusammensetzung des erstaunlichen Materials umfasst Graphenoxid und Lyof

Eine einfach brillante Entdeckung wurde von chinesischen Wissenschaftlern gemacht. Sie waren es, die der Welt das leichteste Material der Erde offenbarten. Seine Masse ist so gering, dass es leicht auf den Blütenblättern der Blüte gehalten werden kann. Das erstaunliche Material enthält Graphenoxid und lyophilisierten Kohlenstoff. Graphenmaterial hat eine interessante schwammige Struktur und wiegt nur 0,16 mg/cm3. Dieser Aerogel-Struktur ist es zu verdanken, dass das Material das leichteste feste Material der Welt ist. Für diese einzigartige Entdeckung werden bereits viele praktische und unglaubliche Entdeckungen vorhergesagt. Graphen ist in seiner nativen Form ein zweidimensionaler Kristall. Darüber hinaus ist es das dünnste handgefertigte Material der Welt. Stellen Sie sich vor, um eine Säulenhöhe von 1 Millimeter zu erreichen, müssten 3 Millionen Platten des Wundermaterials eins zu eins gefaltet werden. Aber eine solche Struktur ist auf den ersten Blick fragil, aber das ist sie überhaupt nicht.
Graphen ist außerdem unglaublich langlebig und stark. Eine Platte aus einem solchen Material, so dick wie eine Plastiktüte, kann problemlos das Gewicht eines Elefanten tragen. Aber das sind nicht alle Vorzüge von Graphen. Neben seiner erstaunlichen Stärke und Stärke ist es auch überraschend flexibel. Ohne Verlust oder Störung der Struktur kann das Material um 20 % der Gesamtgröße gedehnt werden. Darüber hinaus ist es Wissenschaftlern kürzlich gelungen, eine weitere einzigartige Eigenschaft von Graphen zu entdecken. Es kann zum Filtern von Wasser verwendet werden und dabei verschiedene schädliche Gase und Flüssigkeiten im Material einschließen.

Das leichteste Material der Welt 8. Januar 2014

Wenn Sie die neuesten Nachrichten der Welt verfolgen moderne Technologien, Das dieses Material wird für Sie keine große Neuigkeit sein. Es ist jedoch sinnvoll, sich das leichteste Material der Welt genauer anzusehen und ein paar weitere Details zu erfahren.

Vor weniger als einem Jahr wurde der Titel des leichtesten Materials der Welt einem Material namens Aerographit verliehen. Doch dieses Material konnte die Handfläche lange Zeit nicht halten; es wurde kürzlich von einem anderen Kohlenstoffmaterial namens Graphen-Aerogel übernommen. Erstellt Forschungsgruppe Im Labor der Abteilung für Polymerwissenschaft und -technologie der Zhejiang-Universität unter der Leitung von Professor Gao Chao hat das ultraleichte Graphen-Aerogel eine Dichte, die etwas geringer ist als die von Heliumgas und etwas höher als die von Wasserstoffgas.

Aerogele als Materialklasse wurden 1931 vom Ingenieur und Chemiker Samuel Stephens Kistler entwickelt und hergestellt. Seitdem erforschen und entwickeln Wissenschaftler verschiedener Organisationen solche Materialien, obwohl ihr Wert für sie zweifelhaft ist praktischer Nutzen. Seinen Titel als am meisten verlor ein Aerogel, das aus mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren besteht, „Frozen Smoke“ genannt wird und eine Dichte von 4 mg/cm3 hat leichtes Material im Jahr 2011, die auf ein metallisches Mikrogittermaterial mit einer Dichte von 0,9 mG/cm3 umstieg. Und ein Jahr später ging der Titel des leichtesten Materials an ein Kohlenstoffmaterial namens Aerographit über, dessen Dichte 0,18 mg/cm3 beträgt.

Der neue Träger des Titels „Leichtestes Material“, Graphen-Aerogel, entwickelt vom Team von Professor Chaos, hat eine Dichte von 0,16 mg/cm3. Um ein so leichtes Material herzustellen, verwendeten Wissenschaftler eines der erstaunlichsten und dünnsten Materialien aller Zeiten – Graphen. Das Team nutzte seine Erfahrung bei der Herstellung mikroskopischer Materialien wie „eindimensionaler“ Graphenfasern und zweidimensionaler Graphenbänder und beschloss, den beiden Dimensionen von Graphen eine weitere Dimension hinzuzufügen und ein massives poröses Graphenmaterial zu schaffen.

Anstelle der Schablonenherstellungsmethode, bei der ein Lösungsmittelmaterial zum Einsatz kommt und die normalerweise zur Herstellung verschiedener Aerogele verwendet wird, verwendeten die chinesischen Wissenschaftler eine Gefriertrocknungsmethode. Durch Gefriertrocknung einer Cooloidlösung bestehend aus einem flüssigen Füllstoff und Graphenpartikeln konnte ein poröser Schwamm auf Kohlenstoffbasis hergestellt werden, dessen Form der vorgegebenen Form nahezu vollständig folgte.

„Es besteht keine Notwendigkeit, Schablonen zu verwenden; die Größe und Form des ultraleichten Kohlenstoffmaterials, das wir herstellen, hängt nur von der Form und Größe des Behälters ab“, sagt Professor Chao. „Die Menge des produzierten Aerogels hängt nur von der Größe ab.“ der Behälter, der ein Volumen von Tausenden Kubikzentimetern haben kann.“

Das resultierende Graphen-Aerogel ist ein extrem starkes und elastisches Material. Es kann organische Materialien, einschließlich Öl, mit einem Gewicht von bis zum 900-fachen seines Eigengewichts mit hoher Absorptionsrate absorbieren. Ein Gramm Aerogel absorbiert 68,8 Gramm Öl in nur einer Sekunde, was es zu einem attraktiven Material für die Verwendung als Absorptionsmittel für Meeresöl und Erdölprodukte macht.

Graphen-Aerogel dient nicht nur als Ölabsorber, sondern kann auch in Energiespeichersystemen eingesetzt werden, für einige auch als Katalysator chemische Reaktionen und als Füllstoff für komplexe Verbundwerkstoffe.