Прочные материалы имеют широкий спектр использования.

Вконтакте

Однокласники

Есть не только самый твёрдый металл, но и самая твердая и прочная древесина, а так же самые прочные искусственно созданные материалы.

Где используют самые прочные материалы?

Сверхпрочные материалы применяют во многих сферах жизни. Так, химики Ирландии и Америки разработали технологию, посредством которой производится прочное текстильное волокно.

Нить этого материала в диаметре – пятьдесят микрометров. Она создана из десятков миллионов нанотрубок, которые с помощью полимера скреплены между собой.

Особо прочные текстильные материалы пользуются спросом

Прочность этого электропроводящего волокна на разрыв выше прочности паутины паука-кругопряда в три раза. Полученный материал используется для изготовления сверхлегких бронежилетов и спортивного инвентаря.

Название еще одного прочного материала – ONNEX, созданного по заказу Министерства обороны США. Кроме применения его при производстве бронежилетов, новый материал можно так же использовать в системах летного контроля, сенсорах, двигателях.

Особые нано-трубки делают материалы особенно прочными

Существует разработанная учеными технология, благодаря которой прочные, твердые, прозрачные и легкие материалы получают посредством преобразования аэрогелей.

На их основе можно производить облегченные бронежилеты, броню для танков и прочные строительные материалы. Новосибирские ученые изобрели плазменный реактор нового принципа, благодаря которому можно производить нанотубулен – сверхпрочный искусственный материал.

Этот материал открыли еще двадцать лет назад. Он представляет собой массу эластичной консистенции. Она состоит из сплетений, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Толщина стенок данных сплетений – один атом.

Российские ученые изобрели супер-надежный материал нанотубулен

То что атомы как бы вложены друг в друга по принципу «русской матрешки», делает нанотубулен наиболее прочным материалом из всех известных.

При добавлении этого материала в бетон, металл, пластик, значительно усиливаются их прочность и электропроводность. Нанотубулен поможет сделать машины и самолеты более прочными. Если же новый материал придет в широкое производство, то очень прочными могут стать дороги, дома, техника.

Разрушить их будет очень сложно. Нанотубулен до сих пор не был внедрен в широкое производство из-за очень высокой себестоимости. Однако новосибирским ученым удалось значительно снизить себестоимость этого материала. Теперь нанотубулен можно производить не килограммами, а тоннами.

Нанотубулен пока не нашел широкого применения

Самый твердый металл

Среди всех известных металлов самым твердым является хром, однако его твердость во многом зависит от чистоты. Его свойства – коррозионностойкость, жаропрочность и тугоплавкость. Хром – металл беловато-голубого оттенка. Его твердость по Бринеллю равна 70-90 кгc/см2.

Температура плавления самого твердого металла – тысяча девятьсот семь градусов по Цельсию при плотности семь тысяч двести кг/м3.

Этот металл находится в земной коре в размере 0,02 процента, что немало. Обычно он встречается в виде хромистого железняка. Хром добывают из силикатных горных пород.

Хром считается самым прочным металлом

Этот металл используют в промышленности, выплавляя хромистую сталь, нихром и так далее. Его применяют для антикоррозийных и декоративных покрытий. Хромом очень богаты падающие на Землю каменные метеориты.

Самое прочное дерево

Есть древесина, которая превосходит по прочности чугун и может сравниться с прочностью железа. Речь идет о «Березе Шмидта». Ее так же называют Железной березой. Человек не знает более прочного дерева, чем это. Открыл ее русский ученый-ботаник по фамилии Шмидт, находясь на Дальнем Востоке.

Береза Шмидта - самое прочное дерево Древесина превышает по прочности чугун в полтора раза, прочность на изгиб примерно равна прочности железа.

Из-за таких свойств, железная береза вполне могла бы иногда заменять металл, ведь эта древесина не подвержена коррозии и гниению. Корпус судна, сделанный из Железной березы можно даже не красить, судно не разрушит коррозия, действие кислот ему тоже не страшно.

Береза Шмидта прочнее железа

Березу Шмидта невозможно пробить пулей, топором ее не срубишь. Из всех берез нашей планеты долгожителем является именно Железная береза – она живет четыреста лет.

Ее место произрастания – заповедник Кедровая Падь. Это редкий охраняемый вид, который занесен в Красную Книгу. Если бы не такая редкость, сверхпрочную древесину этого дерева можно было бы повсеместно использовать.

А вот самые высокие деревья в мире секвойи не являются очень прочным материалом. Зато, по данным uznayvse.ru, могут вырастать до 150 метров в высоту.

Самый прочный материал во вселенной

Наиболее прочным и одновременно легким материалом нашей вселенной является графен. Это углеродная пластина, толщина которой всего один атом, но она прочнее алмаза, а электропроводность в сто раз выше кремния компьютерных чипов.

Какие разновидности плит для строительства, ремонта и обшивки стен, пола и потолка существуют? Их особенности, достоинства и недостатки. Если взять для примера, каркасные дома, то долговечность и внешний вид таких домов напрямую зависят от используемых панелей для внутренней и наружной обшивки. Более того, применение панелей с готовой отделкой или слоем теплоизоляции (панель «сендвич») заметно сокращает и так непродолжительные сроки возведения сборно-каркасного дома.

ДСП

Древесно-стружечная плита изготавливается путем горячего прессования древесных стружек со связующими термоактивными смолами, которые составляют 6-18 % от массы стружки. Смолы экологически небезопасны, так как содержат вредный для человека формальдегид. По содержанию этого вещества ДСП разделяют на классы E1 и Е2. Более экологически безопасен класс E1, он разрешен к использованию в производстве даже детской мебели. Целиком облицованные ДСП-плиты не несут никакого вреда здоровью, вредное воздействие оказывают только открытые кромки. Новые технологии позволяют производить плиты класса Super Е, которые по всем санитарным нормам считаются безопасными. В целом материал отличается достаточно высокой плотностью, низкой стоимостью и простотой в обработке. ДСП обшивают стены, крыши, изготавливают перегородки, полы, используют в качестве основания под линолеум и ковровые покрытия.

Достоинства ДСП :

• широкая номенклатура цветов, рисунков, толщины;
• легко обрабатывается;
• однородность структуры.

Недостатки ДСП:

• плохо удерживает шурупы и гвозди, особенно при повторной сборке;
• уязвим для влаги;
• содержит канцерогены (например, меламин).

МДФ

Древесная плита средней плотности или древесноволокнистая плита сухого прессования. МДФ от английского (Medium Density Fiberboard). Изготавливается из древесной стружки, перемолотой в муку методом сухого прессования, при высоких температуре и давлении с добавлением вещества лигнин, который содержится в натуральной древесине. Лигнин делает этот материал экологически чистым и устойчивым к грибкам и микроорганизмам. Плиты МДФ бывают толщиной от 3 до 30 мм и ламинируются пластиками, лакируются или облицовываются шпоном. По влагостойкости и механическим характеристикам МДФ превосходят натуральное дерево и ДСП. Также МДФ в 2 раза прочнее и лучше держит шурупы. МДФ используется для отделки помещений, например, в виде стеновых панелей или ламинированного напольного покрытия - ламината, при производстве мебели, корпусов акустических систем. МДФ имеет однородную структуру, легко обрабатывается, очень прочная.

Достоинства МДФ:

• огнестойкость;
• биостойкость;
• высокая прочность;
• лучше, чем ДСП держит шурупы;
• влагостойкость выше, чем у ДСП;
• широкий выбор цветов и рисунков благодаря покрытию пленками и шпоном.

Недостатки МДФ:

• горит с выделением ядовитого дыма;
• пылевидные опилки, образующиеся при обработке и распилке плит, вредны для здоровья.

Гипсокартон (ГКЛ)

По праву считается одним из самых популярных материалов для выравнивания стен, потолков и полов, устройства межкомнатных перегородок и даже элементов декора, таких как арки, колонны, сфероиды, многоуровневые потолочные покрытия и т.д. Основным компонентом гипсокартонных листов служит гипсовый наполнитель и это определяет многие положительные качества стройматериала. Так, гипсокартон химически инертен, его кислотность примерно равна кислотности человеческой кожи, он не содержит и не выделяет во внешнюю среду вредных для человека химических соединений. Стандартная плита на 93% состоит из двуводного гипса, 6% из картона и еще 1% приходится на поверхностно — активные вещества, крахмал и влагу.

Так, хрупкость панелей затрудняет их транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы. По этой же причине ГКЛ не может выдерживать значительных физических нагрузок и не рекомендуется для выравнивания полов. Подвесные потолки из гипсокартона могут выдерживать вес не более чем 4 кг на метр квадратный, в то время как натяжные потолки способны нести нагрузку больше 100 кг на эту же единицу площади.

Разновидностью или более современной модификацией простого листа гипсокартона служит окрашенный или ламинированный гипсокартон, гипсовинил или гипсолам — гипсокартон цветной, с виниловым покрытием. Принципиально новый материал, имеющий изначально эксклюзивный внешний вид с широким выбором декора. Применяется для внутренней облицовки стен, для зашивки оконных откосов, создания перегородок, витрин и выставочных стеллажей, без дополнительной отделки.

Ламинированный гипсокартон, гипсовинил или гипсолам — гипсокартон цветной, оклеенный виниловым покрытием

Эти экологически чистые негорючие панели представляют собой гипсовую плиту, оклеенную с двух сторон специальным картоном. Имеют идеальную геометрию и используются для устройства внутренних перегородок и подшивки потолков. Поставляются в листах 2700 (3000) х 1200 х 12 мм. Выпускаются специальные марки гипсокартона для влажных (ванная комната) и пожароопасных (стена у камина) помещений. Они окрашены в «сигнальные» цвета - красный и зеленый. Есть гипсокартон и повышенной пластичности (толщина 6 мм, ширина 900 мм) для обшивки закругленных стен. На основе гипсокартона изготавливают панели «сэндвич» с теплоизолирующим слоем пенополиуретана (до 50 мм). Их используют уже для внутренней обшивки наружных стен без последующего утепления и пароизоляции. Это значительно сокращает сроки строительства.

Достоинства гипсокартона:

• не горит, но при значительном нагреве разрушается;

Недостатки гипсокартона:

• низкая прочность, хрупкость;
• большая уязвимость для влаги даже влагостойкой разновидности;
• плохо переносит низкую температуру и значительные перепады температур;
• пригоден только для внутренней отделки.

Гипсоплита

Гипсоплиты практичный, современный и экологически безопасный материал, так как изготавливается без использования токсичных веществ из природного гипса, который не проводит электричества и не имеет запаха. Гипсоплита отвечает всем требованиям противопожарной безопасности. Гипсоплита, гипсовая пазогребневая плита (ПГП) является основным материалом при конструировании перегородок, подвесных потолков, различных декоративных выступов. Используется для выравнивания потолков, стен, «зашивки» систем коммуникаций. Гипсоплита бывает влагостойкой и стандартной. Стандартная используется в зданиях с нормальной влажностью. Для сырых помещений предназначены плиты с гидрофобными добавками. Такие плиты легко отличить по характерной зеленой окраске.

Достоинства гипсоплит:

• экологическая и санитарная безопасность;
• легко обрабатывается: режется, сверлится;
• мало горючий материал, класс горючести Г1
• относительно дешевая.

Недостатки гипсоплит:

• низкая прочность, хрупкость;
• большая уязвимость для влаги даже влагостойкой разновидности.

Гипсоволокнистый лист

Гипсоволокнистый лист (ГВЛ) – это современный экологически чистый гомогенный материал, обладающий отличными техническими характеристиками. Он производится методом полусухого прессования смеси гипса и целлюлозной макулатуры. По своим физическим свойствам гипсоволоконный лист представляет собой достаточно прочный, твердый материал, славящийся также своими огнеупорными качествами.

Гипсоволокнистый лист, благодаря своей универсальности, получил очень широкое распространение в строительной сфере. Применяется для устройства межкомнатных перегородок, стяжек полов, подвесных потолков, облицовки стен и огнезащиты конструкций. Популярностью пользуется ГВЛ для пола, который служит для сборки основания напольного покрытия, а также облицовочный вариант, при помощи которого обшиваются, к примеру, деревянные поверхности, за счет чего повышается их огнестойкость. В зависимости от области применения гипсоволокнистые листы подразделяют на два типа: ГВЛВ (влагостойкие) и ГВЛ (обычные).

Достоинства гипсоволокнистых листов:

• ГВЛ по сравнению с ГКЛ легче переносит распиловку в любом направлении, так как однороден по составу;
• Более высокая прочность за счет армирования целлюлозным волокном;
• Повышенная шумоизоляция.

Недостатки гипсоволокнистых листов:

• Менее прочен на изгиб, чем ГКЛ;
• Менее приспособлен для внутренней отделки, чем ГКЛ;
• Необходимость предварительной обработки перед покраской.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) - идеальный материал для наружной обшивки каркаса и перегородок во влажных и огнеопасных помещениях, служит хорошим выравнивающим основанием для любых напольных покрытий. Имеет твердую и гладкую поверхность, штукатурится и облицовывается плиткой, пилится ножовкой, негорюч, устойчив к влаге и колебаниям температуры. Поставляется в листах 3600 х 1200 х 10 (12, 16, 20 и 26) мм.

Фанера является одним из наиболее распространенных материалов, широко применяемых в строительстве. Производство фанеры происходит путем склеивания нескольких слоев лущеного шпона фенолформальдегидными смолами. Для этой цели, как правило, используют березовый или хвойный шпон небольшой толщины. Выбор данных пород обусловлен их широким распространением в наших лесах: в Европе, Новой Зеландии и некоторых других странах для производства фанеры разных сортов широко используют дуб, клен, граб и даже грушу. Склеивание шпона осуществляется под давлением при повышенной температуре. Образовавшиеся в результате листы охлаждаются, и после непродолжительной вылежки собираются в упаковки по 10 или 20 штук.

В зависимости от древесины и клея, которые используются при производстве фанеры, она классифицируется на:

• фанера повышенной влагостойкости (ФСФ)
• фанера средней влагостойкости (ФК)
• фанера бакелизированная (БФ)

— представляет собой облицованную с одной или двух сторон бумагосмоляным покрытием фанеру. Данное покрытие весьма эффективно препятствует проникновению влаги, обладает высокой устойчивостью к стиранию и образованию плесени и грибков, устойчива к коррозии и разрушению. Данный тип фанеры благодаря ламинированию пользуется достаточной популярностью. При помощи ламинирования можно нанести практически любой рисунок или имитацию под: дуб, тополь, клён, березу, орех, сосну и лиственницу.

Достоинства фанеры:

• высокая прочность на разрыв и изгиб;
• отлично пилится, сверлится и скрепляется как гвоздями, так и шурупами;
• сравнительно недорогой материал.

Недостатки фанеры:

• смолы, используемые при склейке шпона, содержат довольно большую концентрацию фенольных соединений;
• горючесть;

Ориентированно-стружечная плита

Ориентированно-стружечная плита (ОСП — OSB) , производимая методом прессования стружки толщиной до 0,7 мм и длиной до 140 мм под высоким давлением и температурой с применением небольшого количества склеивающей смолы. ОСП-плиты в 3 раза прочнее ДСП и МДФ-плит за счет расположения стружки продольно во внешних слоях и поперечно во внутренних. При такой прочности ОСП — материал очень гибкий и отлично используется при строительных и отделочных работах. ОСП-плитами различной толщины (от 6 до 30 мм) обшивают мансарды, потолки, стены, из них изготавливают черновые полы, опалубки, стеновые панели, ограждения и разборные конструкции. На пол под ламинат обычно используют самые тонкие плиты — 6 и 8 мм толщиной, для конструкций и опалубок более толстые — от 10 мм. ОСП-3 — это более прочная разновидность данного материала, используемая при малоэтажном строительстве в условиях повышенной влажности. Также из-за оригинальной текстуры ОСП является излюбленным материалом у декораторов и дизайнеров для отделки интерьеров. Из ОСП получается достаточно эффектное оформление потолка или элементов во встроенной мебели или в стенах.

На ряду с обычными плитами ОСП, есть и ОСП шпунтованная - плита с обработанными торцами паз - гребень, с 2-х или 4-х сторон.

Достоинства ОСП:

• прочность относительно других применяемых плит;
• влагостойкость выше, чем у ДСП и гипсоплиты;
• широкий размерный ряд;
• дешевле ДСП;
• хорошо держит шурупы, даже при повторном вкручивании.

Недостатки ОСП:

• обрабатывается хуже ДСП из-за неоднородности структуры;
• пыль, выделяющаяся при резке ОСП, раздражает слизистые оболочки носа, глаз.
• содержит формальдегид, особенно его много во влагостойких плитах.

Стекломагниевый лист

Стекломагниевый лист или стекломагнезитовый лист (СМЛ) белый, армированный стеклотканью, на 40 процентов легче ГВЛ, гибкий, прочный, огнеупорный, влагостойкий. Благодаря армирующей стеклотканной сетке СМЛ может гнуться с радиусом кривизны до трех метров. Это качество позволяет применять его на неровных поверхностях. Высокие влагостойкие качества позволяют использовать его в помещениях с повышенной влажностью. На лицевую сторону плиты допускается наклеивание любых отделочных материалов. При толщине листа 6мм он способен удерживать огонь в течение 2-х часов, выдерживает нагрев до 1500 градусов. Толщина листа: 3-20 мм.

Стекломагниевый лист (СМЛ) — универсальный листовой отделочный материал на основе магнезита и стекловолокна. Технология изготовления и состав материала придают ему такие качества, как гибкость, прочность, огнеупорность и влагостойкость. Его качества, позволяют применять его на неровных поверхностях и понижает возможность перелома листа при монтаже и переносе. Кроме того, этот материал экологически чистый, не содержит вредных веществ и асбеста, не выделяет токсических веществ даже при нагревании. В отличие от гипсокартона СМЛ-Премиум класса отностится к трудногорючим материалам (НГ).

Область применения стекломагниевого листа чрезвычайно высока. Как и из гипсокартона, из него можно делать потолки, стены и межкомнатные перегородки. Более того, с помощью стекломагнезитовых листов можно отделывать наружные фасады коттеджей и домов. СМЛ — надежная основа для любого вида отделки. Новый материал идеально подходит для душевых, саун, бассейнов — ведь стекломагниевый лист способен выдерживать высокую влажность, перепады температуры и открытый огонь. На поверхность СМЛ можно наносить самые разные виды шпатлевок, красок, клеев. Можно наклеить обои, алюминиево-композитные панели, шпон, пластик, керамическую, стеклянную или зеркальную плитку.

Лицевая (гладкая) поверхность листов предназначена для окрашивания, наклеивания обоев, ламинирования и нанесения различных видов декоративных текстур без предварительного, окончательного шпатлевания и грунтования всей поверхности материала. Тыльная (шероховатая) поверхность листов предназначена для прочной сцепки при приклеивании штучных облицовочных и декоративных материалов (керамической или кафельной плитки, шпона и т.п.), либо самого материала на стены и пол, склейке листов между собой. СМЛ может крепиться на крепежную систему, как из металла, так и из дерева. А также непосредственно на ограждающую конструкцию при помощи клея.

На ряду с обычными стекломагниевыми листами, в последнее время все чаще стали появляться ламинированные стекломагниевые листы с разнообразным рисунком и толщиной внешего покрытия.

Достоинства стекломагнезита:

• Влагостойкость — не подвергается деформации, не разбухает и не теряет своих свойств;
• Огнестойкость — магнезитные панели негорючий материал;
• Хорошая звукоизоляция — 12мм панель по звукопроницаемости соответствует четырем слоями двенадцати миллиметрового гипсокартонового листа, или кирпичной стены толщиной 150мм;
• Высокая прочность и гибкость — может гнуться с радиусом кривизны от 25 см до 3 метров;
• Легче аналогичных плит из дерева или гипса;
• Низкая теплопроводность, может использоваться как дополнительный утеплитель;
• Может применяться для отделки, как снаружи, так и изнутри.

Недостатки стекломагнезита :

• Более хрупкий, чем гипсоволокнистый лист;
• При шпатлевке стыков необходимо использовать шпатлевки на химических клеях;
• Свойства значительно разнятся в зависимости от производителя и класса СМЛ.

Фибролит — это плитный материал, изготавливаемый прессованием специального древесного волокна (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества (магнезиальное вяжущее). Волокно получают из отходов деревообрабатывающей промышленности, в результате обработки на деревострогательных станках. Один из плюсов фибролитовых плит – небольшой объемный вес. Фибролит отличается огнестойкостью: стружки пропитаны цементом, и при воздействии огня на них образуется лишь копоть. Материал допускает различные варианты отделки, легко крепится к любым конструкциям с помощью гвоздей, саморезов, дюбелей, легко поддается распилке.

— трудносгораемый, биостойкий материал, который применяют в качестве теплоизоляционного, конструкционно-теплоизоляционного и акустического материалов в строительных конструкциях зданий и сооружений с относительной влажностью воздуха не выше 75%.

Обычные фибролитовые плиты производятся толщиной 3-5 мм с использованием в качестве вяжущего серого цемента. Эти плиты применяются для различного рода термоизоляции, при устройстве кровельного покрытия и оштукатуренных перегородок. Акустические плиты обычно производятся из мелкой древесной шерсти (0,75-2 мм), что улучшает их внешний вид, ничем не закрываются, а также колеруются в цвета, гармонирующие с интерьером или производятся с использованием магнезита или белого цемента вместо серого. Композитная фибролитовая панель — это двух- или трехслойная панель со средним слоем из термоизоляционного материала, например, жесткой пены или минерального волокна (минеральная силикатная шерсть). Толщина среднего слоя обычно колеблется от 15 до 140 мм, хотя внешние слои фибролита имеют толщину от 5 до 20 мм. В этом случае уровень термоизоляции значительно увеличивается.

Достоинства фибролитовых плит:

• Легкость монтажа;
• Хороший утеплитель;
• Механически прочный;
• Обширные декоративные возможности;
• Хорошая влагостойкость и огнестойкость;
• Звукоизоляция;
• Гигиеничность, безвредность здоровью человека и окружающей среды;
• Не портят грызуны и насекомые, не гниет.

Недостатки фибролитовых плит :

• Малая прочность на изгиб;
• Значительный вес.

Не стесняйтесь комментировать статью, если у Вас есть чем дополнить этот материал. Если Вы нашли ошибки или несоответствия. Возможно Вы знаете еще какой то аналогичный материал не представленный в этой статье?

Разнообразие природы безгранично, но есть материалы, которые не появились бы на свет без человеческого участия. Предлагаем вашему вниманию 10 веществ , созданных руками человека и проявляющих фантастические свойства.

1. Одностороннее пуленепробиваемое стекло

У самых богатых людей есть проблемы: судя по растущим продажам этого материала, им необходимо пуленепробиваемое стекло, которое спасло бы жизнь, но не мешало им отстреливаться.

Это стекло останавливает пули с одной стороны, но в то же время пропускает с другой - этот необычный эффект заключается в «сэндвиче» из хрупкого акрилового слоя и более мягкого эластичного поликарбоната: под давлением акрил проявляет себя как очень твёрдое вещество, и при попадании пули он гасит её энергию, трескаясь при этом. Это даёт возможность амортизирующему слою выдержать удар пули и осколков акрила, не разрушаясь при этом.

При выстреле с другой стороны упругий поликарбонат пропускает через себя пулю растягиваясь и разрушая ломкий акриловый слой, что не оставляет никакого дальнейшего барьера для пули, но не стоит отстреливаться слишком часто, поскольку из-за этого в защите образуются дыры.

2. Жидкое стекло

Было время, когда средства для мытья посуды не существовало - люди обходились содой, уксусом, серебряным песком, трением или проволочной щёткой, но новое средство поможет сэкономить немало времени и сил и вообще оставить мытьё посуды в прошлом. «Жидкое стекло» содержит диоксид кремния, образующий при взаимодействии с водой или этанолом материал, который затем высыхает, превращаясь в тонкий (более чем в 500 раз тоньше человеческого волоса) слой эластичного, сверхстойкого, не токсичного и влагоотталкивающего стекла.

С таким материалом отпадает необходимость в чистящих и дезинфицирующих средствах, так как он способен отлично предохранять поверхность от микробов: бактерии на поверхности посуды или раковины просто изолируются. Также изобретение найдёт применение в медицине, ведь стерилизовать инструменты теперь можно с помощью лишь горячей воды, без использования химических дезинфицирующих средств.

Это покрытие может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями на растениях и герметизации бутылок, его свойства действительно уникальны - оно отталкивает влагу, дезинфицирует, при этом оставаясь эластичным, прочным, пропускающим воздух, и совершенно незаметным, а также дешёвым.

3. Бесформенный металл

Это вещество позволяет игрокам в гольф сильнее бить по мячу, увеличивает поражающую способность пули и продлевает срок службы скальпелей и деталей двигателя.

Вопреки своему названию, материал сочетает прочность металла и твёрдость поверхности стекла: на видео видно, как отличается деформация стали и бесформенного металла при падении металлического шарика. Шарик оставляет на поверхности стали множество маленьких «ям» - это означает, что металл поглощает и рассеивает энергию удара. Бесформенный металл остался гладок, значит, он лучше возвращает энергию удара, о чём также говорит более продолжительный отскок.

Большинство металлов имеет упорядоченное кристаллическое молекулярное строение, и от удара или другого воздействия, кристаллическая решётка искажается, из-за чего на металле и остаются вмятины. В бесформенном металле атомы расположены хаотично, поэтому после воздействия атомы возвращаются на первоначальную позицию.

4. Старлит

Это пластик, выдерживающий невероятно высокую температуру: его тепловой порог настолько высок, что сначала изобретателю просто не поверили. Лишь после демонстрации возможностей материала в прямом эфире на телевидении, с создателем старлита связались сотрудники Британского Центра Атомного Вооружения.

Учёные облучили пластик вспышками высокой температуры, эквивалентными мощности 75-ти бомб, сброшенных на Хиросиму - образец лишь немного обуглился. Один из испытателей заметил: «Обычно между вспышками приходится ждать несколько часов, чтобы материал остыл. Сейчас мы облучали его каждые 10 минут, а он остался невредим, будто в насмешку».

В отличие от других термостойких материалов, старлит не становится токсичным при высокой температуре, также он невероятно лёгок. Его можно применять при строительстве космических аппаратов, самолётов, огнезащитных костюмов или в военной промышленности, но, к сожалению, старлит так и не покинул пределы лаборатории: его создатель Моррис Уард умер в 2011-м году, не запатентовав своё изобретение и не оставив никаких описаний. Всё, что известно о строении старлита - что в его состав входит 21 органический полимер, несколько сополимеров и небольшое количество керамики.

5. Аэрогель

Представьте себе пористое вещество такой низкой плотности, что 2,5 см³ его заключает в себе поверхности, сравнимые с размером футбольного поля. Но это не определённый материал, а, скорее, класс веществ: аэрогель - это форма, которую могут принимать некоторые материалы, а сверхмалая плотность делает его отличным теплоизолятором. Если сделать из него окно толщиной 2,5 см, оно будет иметь те же теплоизоляционные свойства, что и стеклянное окно толщиной 25 см.

Все самые лёгкие в мире материалы - аэрогели: например, кварцевый аэрогель (по сути, высушенный силикон) всего в три раза тяжелее воздуха и достаточно хрупок, зато может выдержать вес, в 1000 раз превышающий его собственный. Графеновый аэрогель (на иллюстрации выше) состоит из углерода, а его твёрдый компонент в семь раз легче воздуха: имея пористую структуру, это вещество отталкивает воду, но поглощает нефть - его предполагается использовать для борьбы с нефтяными пятнами на поверхности воды.

6. Диметилсульфоксид (DMSO)

Этот химический растворитель сначала появился, как побочный продукт выработки целлюлозы и никак не применялся до 60-х годов прошлого века, когда раскрыли его медицинский потенциал: доктор Джейкобс обнаружил, что DMSO может легко и безболезненно проникать в ткани тела - это позволяет быстро и без повреждения кожи вводить различные препараты.

Его собственные лечебные свойства снимают боль при растяжении связок или, например, воспалении суставов при артрите, также DMSO может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями.

К сожалению, когда его медицинские свойства были открыты, производство в промышленных масштабах уже давно было налажено, и его широкая доступность не позволяла фармацевтическим компаниям получать прибыль. Кроме того у DMSO есть неожиданный побочный эффект - запах изо рта использовавшего его человека, напоминающий чеснок, поэтому он используется в основном в ветеринарии.

7. Углеродные нано-трубки

Фактически это листы углерода толщиной в один атом, свёрнутые в цилиндры - их молекулярная структура напоминает рулон проволочной сетки, и это самый прочный материал, известный науке. В шесть раз легче, но в сотни раз крепче стали, нано-трубки обладают лучшей теплопроводностью, чем алмаз, и проводят электричество эффективнее меди.

Сами трубки не видны невооружённым взглядом, а в необработанном виде вещество напоминает сажу: чтобы проявились его необыкновенные свойства, надо заставить вращаться триллионы этих невидимых нитей, что стало возможным относительно недавно.

Материал может применяться в производстве кабеля для проекта «лифта в космос», достаточно давно разработанного, но до недавнего времени совершенно фантастичного из-за невозможности создать кабель длиной 100 тыс км, не согнувшийся бы под собственным весом.

Углеродные нано-трубки помогают и при лечении рака груди - их можно помещать в каждую клетку тысячами, а наличие фолиевой кислоты позволяет выявлять и «захватывать» раковые образования, затем нано-трубки облучают инфракрасным лазером, и клетки опухоли при этом погибают. Также материал может применяться в производстве лёгких и прочных бронежилетов…

8. Пайкерит

В 1942-м году перед англичанами стояла проблема недостатка стали для строительства авианосцев, необходимых для борьбы с немецкими подводными лодками. Джеффри Пайк предложил соорудить огромные плавучие аэродромы изо льда, однако она себя не оправдала: лёд хоть и недорог, но недолговечен. Всё изменилось с открытием нью-йоркскими учёными необыкновенных свойств смеси льда и древесных опилок, которая по прочности была подобна кирпичу, а также не трескается и не плавится. Зато материал можно было обрабатывать, как дерево или плавить, подобно металлу, в воде опилки разбухали, образуя оболочку и предотвращая таяние льда, за счёт чего любое судно можно было ремонтировать прямо во время плавания.

Но при всех положительных качествах, пайкерит был малопригоден для эффективного использования: для постройки и создания ледяного покрова судна весом до 1000 т достаточно было двигателя мощностью в одну лошадиную силу, но при температуре выше -26 °С (а для её поддержания необходима сложная система охлаждения) лёд имеет свойство проседать. Кроме того, целлюлоза, используемая также в производстве бумаги, была в дефиците, поэтому пайкерит так и остался неосуществимым проектом.

9. BacillaFilla - строительный микроб

У бетона есть свойство «уставать» со временем - он становится грязно-серым, и в нём образуются трещины. Если речь идёт о фундаменте здания, ремонт может быть достаточно трудоёмким и дорогим, при этом не факт, что он устранит «усталость»: многие здания сносят именно по причине невозможности восстановления фундамента.

Группа студентов Университета Ньюкасла разработала генно-модифицированные бактерии, способные проникать в глубокие трещины и вырабатывать смесь карбоната кальция и клея, укрепляя здание. Бактерии запрограммированы так, что они распространяются по поверхности бетона, пока не достигнут края очередной трещины, и тогда начинается производство цементирующего вещества, имеется даже механизм самоуничтожения бактерий, предотвращающий образование бесполезных «наростов».

Эта технология позволит уменьшить антропогенный выброс двуокиси углерода в атмосферу, ведь 5% его даёт именно производство бетона, а также с её помощью будет продлён срок службы зданий, восстановление которых традиционным способом обошлось бы в большую сумму.

10. Материал D3o

Устойчивость к механическому воздействию во все времена была одной из основных проблем материаловедения, пока не изобрели D3o - вещество, молекулы которого находятся в свободном движении при нормальных условиях и фиксируются при ударе. Строение D3o напоминает смесь кукурузного крахмала и воды, которой иногда наполняют бассейны. Специальные куртки из этого материала, удобные и обеспечивающие защиту при падении, ударе битой или кулаками, которые могут вам достаться, уже находятся в свободной продаже. Защитные элементы не заметны снаружи, что подходит для каскадёров и даже полиции.

Робокрысы, дроны-охотники, говорящие мусорки: 10 гаджетов и изобретений, изменяющих города

25 лучших изобретений 2014-го года

В этих невероятных перчатках можно лазить по стенам

Советская «Сетунь» - единственная в мире ЭВМ на основе троичного кода

Бельгийские дизайнеры придумали съедобную посуду

Таблетки с замороженными фекалиями могут вылечить кишечную инфекцию

Новая батарея заряжается до 70% за две минуты

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.

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.

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 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.

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.

Вольфрамовое сверло

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

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.

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).

Кабель из Dyneema

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

Трубка сплава

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

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.

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.

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.

Кристалл осмия

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

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 ℃.

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.

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!

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Самый легкий материал в мире January 8th, 2014

Если вы следите за новинками в мире современных технологий, то данный материал не будет для вас большой новостью. Тем не менее, рассмотреть более детально самый легкий материал в мире и узнать еще немного подробностей полезно.

Менее года назад звание самого легкого в мире материала получил материал под названием аэрографит. Но этому материалу не получилось долго удерживать пальму первенства, ее не так давно перехватил другой углеродный материал под названием графеновый аэрогель. Созданный исследовательской группой лаборатории Отдела науки о полимерах и технологиях университета Чжэцзяна (Zhejiang University), которую возглавляет профессор Гэо Чэо (Gao Chao), сверхлегкий графеновый аэрогель имеет плотность немного ниже плотности газообразного гелия и чуть выше плотности газообразного водорода.

Аэрогели, как класс материалов, были разработаны и получены в 1931 году инженером и ученым-химиком Сэмюэлем Стивенсом Кистлером (Samuel Stephens Kistler). С того момент ученые из различных организаций вели исследования и разработку подобных материалов, невзирая на их сомнительную ценность для практического использования. Аэрогель, состоящий из многослойных углеродных нанотрубок, получивший название «замороженный дым» и имевший плотность 4 мГ/см3, потерял звание самого легкого материала в 2011 году, которое перешло к материалу из металлической микрорешетки, имеющему плотность 0.9 мГ/см3 . А еще год спустя звание самого легкого материала перешло к углеродному материалу под названием аэрографит , плотность которого составляет 0.18 мг/см3.

Новый обладатель звания самого легкого материала, графеновый аэрогель, созданный командой профессора Чэо, имеет плотность 0.16 мГ/см3. Для того, чтобы создать столь легкий материала ученые использовали один из самых удивительных и тонких материалов на сегодняшний день — графен. Используя свой опыт в создании микроскопических материалов, таких, как «одномерные» графеновые волокна и двухмерные графеновые ленты, команда решила добавить к двум измерениями графена еще одно измерение и создать объемный пористый графеновый материал.

Вместо метода изготовления по шаблону, в котором используется материал-растворитель и с помощью которого обычно получают различные аэрогели, китайские ученые использовали метод сублимационной сушки. Сублимационная сушка коолоидного раствора, состоящего из жидкого наполнителя и частиц графена, позволила создать углеродистую пористую губку, форма которой почти полностью повторяла заданную форму.

«Отсутствие потребности использования шаблонов размеры и форма создаваемого нами углеродного сверхлегкого материала зависит только от формы и размеров контейнера» — рассказывает профессор Чэо, — «Количество изготавливаемого аэрогеля зависит только от величины контейнера, который может иметь объем, измеряемый тысячами кубических сантиметров».

Получившийся графеновый аэрогель является чрезвычайно прочным и упругим материалом. Он может поглотить органические материалы, в том числе и нефть, по весу превышающие в 900 раз его собственный вес с высокой скоростью поглощения. Один грамм аэрогеля поглощает 68.8 грамма нефти всего за одну секунду, что делает его привлекательным материалом для использования в качестве поглотителя разлитой в океане нефти и нефтепродуктов.

Помимо работы в качестве поглотителя нефти графеновый аэрогель имеет потенциал для использования в системах аккумулирования энергии, в качестве катализатора для некоторых химических реакциях и в качестве наполнителя для сложных композитных материалов.