Китайськими вченими розроблено найлегший матеріал у світі. Його вага настільки мала, що легко утримується на квіткових пелюстках.

Матеріал складається з оксиду графену і ліофілізованого вуглецю. Нобелівську преміюАндрію Гейму та Костянтину Новосьолову.

На базі унікального матеріалубуде здійснено ще чимало наукових відкриттів. Без домішок графен є двомірним кристалом і є найтоншим рукотворним матеріалом на землі. Необхідно 3 мільйони аркушів графена скласти один з одним, щоб висота стосу досягла 1 міліметра. Незважаючи на свою легкість, графен надзвичайно міцний.

Один лист завтовшки з пакет із поліетилену здатний витримати вагу слона. На цьому переваги графену не закінчуються. Крім міцності та легкості, матеріал досить гнучкий. Його можна розтягнути без будь-яких збитків на 20%. Одна з останніх властивостей графену, виявлених вченими - здатність фільтрувати воду, затримуючи різні рідини та гази.

Міцні матеріали мають широкий спектр використання. Є не тільки найтвердіший метал, але й найтвердіша і міцна деревина, а також міцні штучно створені матеріали.

Де використовують найміцніші матеріали?

Понад міцні матеріализастосовують у багатьох сферах життя. Так, хіміки Ірландії та Америки розробили технологію, за допомогою якої виробляється міцне Текстильне волокно. Нитка цього матеріалу в діаметрі – п'ятдесят мікрометрів. Вона створена з десятків мільйонів нанотрубок, які за допомогою полімеру скріплені між собою.

Міцність цього електропровідного волокна на розрив вище міцності павутиння павука-кругопряда втричі. Отриманий матеріал використовується для виготовлення надлегких бронежилетів та спортивного інвентарю. Назва ще одного міцного матеріалу – ONNEX, створеного на замовлення Міністерства оборони США. Крім застосування його при виробництві бронежилетів, новий матеріалможна також використовувати в системах льотного контролю, сенсорах, двигунах.

Існує розроблена вченими технологія, завдяки якій міцні, тверді, прозорі та легкі матеріали одержують за допомогою перетворення аерогелів. На їх основі можна виробляти полегшені бронежилети, броню для танків та міцні будівельні матеріали.

Новосибірські вчені винайшли плазмовий реактор нового принципу, завдяки якому можна виробляти нанотубулен – надміцний штучний матеріал. Цей матеріал відкрили ще 20 років тому. Він є масою еластичної консистенції. Вона складається зі сплетень, які неможливо побачити неозброєним оком. Товщина стінок цих сплетень - один атом.

Те, що атоми ніби вкладені один в одного за принципом «російської матрьошки», робить нанотубулен найбільш міцним матеріалом з усіх відомих. При додаванні цього матеріалу в бетон, метал, пластик значно посилюються їх міцність і електропровідність. Нанотубулен допоможе зробити машини та літаки міцнішими. Якщо ж новий матеріал прийде в широке виробництво, то дуже міцними можуть стати дороги, будинки, техніка. Зруйнувати їх буде дуже складно. Нанотубулен досі не було впроваджено у широке виробництво через дуже високу собівартість. Проте новосибірським вченим удалося значно знизити собівартість цього матеріалу. Тепер нанотубулен можна виготовляти не кілограмами, а тоннами.

Найтвердіший метал

Серед усіх відомих металів найтвердішим є хром, проте його твердість багато в чому залежить від чистоти. Його властивості - корозійностійкість, жароміцність і тугоплавкість. Хром - метал білувато-блакитного відтінку. Його твердість за Брінеллем дорівнює 70-90 кгc/см2. Температура плавлення самого твердого металу– 1970 градусів за Цельсієм при щільності 7200 кг/м3. Цей метал знаходиться в земної кориу розмірі 0,02 відсотка, що є чимало. Зазвичай він зустрічається у вигляді хромистого залізняку. Хром видобувають із силікатних гірських порід.

Цей метал використовують у промисловості, виплавляючи хромисту сталь, ніхром і так далі. Його застосовують для антикорозійних та декоративних покриттів. Хромом дуже багаті кам'яні метеорити, що падають на Землю.

Найміцніше дерево

Є деревина, яка перевершує міцність чавуну і може зрівнятися з міцністю заліза. Йдетьсяпро «Берез Шмідта». Її також називають Залізною березою. Людина не знає міцнішого дерева, ніж це. Відкрив її російський учений-ботаник на прізвище Шмідт, перебуваючи Далекому Сході.

Деревина перевищує за міцністю чавун у півтора рази, міцність на вигин приблизно дорівнює міцності заліза. Через такі властивості, залізна береза ​​цілком могла б іноді замінювати метал, адже ця деревина не схильна до корозії та гниття. Корпус судна, зроблений із Залізної берези, можна навіть не фарбувати, судно не зруйнує корозія, дія кислот йому теж не страшна.

Березу Шмідта неможливо пробити кулею, сокирою її не зрубаєш. Зі всіх беріз нашої планети довгожителем є саме Залізна береза ​​– вона живе чотириста років. Її місце зростання - заповідник Кедрова Падь. Це рідкісний вид, що охороняється, який занесений в Червону Книгу. Якби не така рідкість, надміцну деревину цього дерева можна було б використовувати.

А ось найвищі дерева у світі секвої не є дуже міцним матеріалом.

Найміцніший матеріал у Всесвіті

Найбільш міцним та одночасно легким матеріаломнашого Всесвіту є графен. Це вуглецева пластина, товщина якої всього один атом, але вона міцніша за алмаз, а електропровідність у сто разів вище кремнію комп'ютерних чіпів.

Незабаром графен покине наукові лабораторії. Усі вчені світу говорять сьогодні про його унікальні властивості. Так, кілька грамів матеріалу буде достатньо для покриття цілого футбольного поля. Графен дуже гнучкий, його можна складати, згинати, згортати рулоном.

Можливі сфери його використання сонячні батареї, стільникові телефони, сенсорні екрани, супершвидких комп'ютерних чіпів.
Підпишіться на наш канал у Яндекс.Дзен

Найлегші та надзвичайно міцні матеріали називають майбутнім будівництва. Ці матеріали допоможуть створювати більш енергоефективні та екологічно чисті об'єкти у всіх сферах життя людей – від медичних технологій до транспорту.

Серед безлічі інноваційних матеріалів, які нещодавно здавалися просто фантастикою, особливо передовими та перспективними є:

3D-графен

Створений із чистого вуглецю цей ультратонкий графен вважається одним із найміцніших матеріалів на Землі. Але нещодавно дослідники з Массачусетського технологічного інституту змогли перетворити двовимірний графен на тривимірну структуру. Вони створили новий матеріал із губчастою структурою. Щільність 3D-графена дорівнює всього 5 відсоткам від щільності сталі, але завдяки особливій структурі він у 10 разів міцніший від сталі.

За словами творців, 3D-графен має великий потенціал застосування у багатьох сферах.

Що стосується його технології створення, її можна застосувати і для інших матеріалів, від полімерів до конструкційного бетону. Це дозволить не тільки виробляти структури, які міцніші та легші, але й мають підвищені ізоляційні властивості. Крім того, пористі структури можуть використовуватися в системах фільтрації води або відходів хімічних заводів.

Карбін

Навесні минулого року група австрійських дослідників успішно синтезувала карбін (Carbyne) – форму вуглецю, яка є найміцнішою з усіх. відомих матеріаліві навіть перевершує графен.

Карбін складається з одномірного ланцюжка атомів вуглецю, який хімічно активний, що робить його дуже складним для синтезу. Вважається, що негнучкий матеріал вдвічі міцніший за вуглецеві нанотрубки. Карбін може застосовуватися в наномеханіці, нано- та мікроелектроніці.

Аерографіт

Створений з мережі пористих вуглецевих трубок, аерографіт є синтетичною піною. Це один із найлегших конструкційних матеріалів, створених будь-коли. Аерографіт розробили дослідники з Університету Кіля та Технічного університетуГамбург. Аерографіт може бути виготовлений в різних формах, його щільність всього 180 г/м 3 , що у 75 разів легше, ніж пінополістирол. Цей матеріал можна використовувати в електродах літій-іонних батарей, щоб зменшити їхню вагу.

Аерографний

Відомий також як графен-аерогель, це легкий матеріаліз щільністю всього 0,16 млг/см 3 , що у 7,5 рази менше густини повітря. До того ж це дуже еластичний матеріал, і він здатний поглинути до 900 разів більше олії та води, ніж важить сам. Ця властивість аерографена дуже важлива: він зможе поглинати розливи нафти в океанах.

Подібними властивостями має , яка вже тестується дослідниками з Аргони.

Підписатися на сайт

Діти, ми вкладаємо душу в сайт. Дякуємо за те,
що відкриваєте цю красу. Дякую за натхнення та мурашки.
Приєднуйтесь до нас у Facebookі ВКонтакті

Під визначенням міцність мається на увазі здатність матеріалів не піддаватися руйнуванню внаслідок впливу зовнішніх сил і факторів, що призводять до внутрішньої напруги. У матеріалів, що мають високу міцність, широка областьзастосування. У природі існують як тверді метали і міцні породи деревини, а й штучно створені високоміцні матеріали. Багато людей впевнені в тому, що найміцніший матеріал у світі – це алмаз, але чи це так насправді?

Загальна інформація:

Дата відкриття – початок 60-х;

Першовідкривачі – Сладков, Кудрявцев, Коршак, Касаткін;

Щільність – 1,9-2 г/см3.

Нещодавно науковці з Австрії завершили роботу з налагодження стійкого виготовлення карбину, що є алотропною формою вуглецю на основі sp-гібридизації вуглецевих атомів. Показники його міцності у 40 разів перевершили показники алмазу. Інформація про це була розміщена в одному із номерів наукового друкованого періодичного видання “Nature Materials”.

Після ретельного вивчення його властивостей, вчені пояснили, що за міцністю він не зрівняється з жодним раніше відкритим та вивченим матеріалом. Проте у процесі виробництва виникли значні труднощі: структура карбину утворена з атомів вуглецю, зібраних у довгі ланцюжки, у результаті він починає руйнуватися у процесі виготовлення.

Для усунення виявленої проблеми, фізики з громадського університету у Відні створили спеціальне захисне покриття, в якому синтезувався карбін. Як захисного покриттявикористовувалися шари графена, покладені один на одного і згорнуті в термос. Поки фізики докладали всіх зусиль для досягнення стабільних форм, вони з'ясували, електричні властивостіматеріалу впливає довжина атомного ланцюжка.

Видобувати карбін із захисного покриття без пошкоджень дослідники так і не навчилися, тому вивчення нового матеріалу триває, керуються вчені лише відносною стійкістю атомних ланцюжків.

Карбін – маловивчена алотропна модифікація вуглецю, першовідкривачами якої стали радянські вчені-хіміки: А.М.Сладков, Ю.П.Кудрявцев, В.В.Коршак та В.І.Касаточкін. Інформація про результат проведення досвіду з докладним описомвідкриття матеріалу у 1967 році з'явилася на сторінках одного з найбільших наукових журналів – «Доповіді академії наук СРСР». Через 15 років в американському науковому журналі Science з'явилася стаття, що поставила під сумнів результати, які отримали радянські хіміки. З'ясувалося, що присвоєні маловивченої алотропної модифікації вуглецю сигнали були пов'язані з присутністю домішок силікатів. З роками подібні сигнали виявили у міжзоряному просторі.

Загальна інформація:

Першовідкривачі – Гейм, Новосьолов;

Теплопровідність – 1 ТПа.

Графен є двовимірною алотропною модифікацією вуглецю, в якій атоми об'єднані в гексагональну решітку. Незважаючи на високу міцність графену, товщина його шару становить один атом.

Першовідкривачами матеріалу стали російські фізики, Андрій Гейм та Костянтин Новосьолов. У своїй країні вчені не заручилися фінансовою підтримкою та ухвалили рішення про переїзд до Нідерландів та Сполученого Королівства Великобританії та Північної Ірландії. 2010 року вченим присудили Нобелівську премію.

На аркуші графена, площа якого дорівнює одному квадратному метру, А товщина - одному атому, вільно тримаються предмети масою до чотирьох кілограм. Крім того, що графен є високоміцним матеріалом, він ще й дуже гнучкий. З матеріалу з такими характеристиками в майбутньому можна буде плести нитки та інші мотузкові структури, що не поступаються товстому в міцності. сталевому канату. За певних умов матеріал, відкритий російськими фізиками, може впоратися з пошкодженнями кристалічної структури.

Загальна інформація:

Рік відкриття – 1967;

Колір – коричнево-жовтий;

Виміряна щільність – 3,2 г/см3;

Твердість – 7-8 одиниць за шкалою Моосу.

Структура лонсдейліту, виявленого у вирві метеорита, схожа з алмазом, обидва матеріали – це алотропні модифікації вуглецю. Найімовірніше, внаслідок вибуху графіт, що є одним із компонентів метеориту, і перетворився на лонсдейліт. На момент виявлення матеріалу вчені не відзначили високих показниківтвердості, проте, було доведено, якщо в ньому не буде домішок, то він нічим не поступатиметься високою твердістю алмазу.

Загальна інформація про нітрид бору:

Щільність – 2,18 г/см3;

Температура плавлення – 2973 градуси за Цельсієм;

Кристалічна структура – ​​гексагональні грати;

Теплопровідність – 400 Вт/(м×К);

Твердість менше 10 одиниць за шкалою Мооса.

Основні відмінності вюрцитного нітриду бору, що є сполукою бору з азотом, полягають у термічній і хімічної стійкостіта вогнетривкості. Матеріал може бути різної кристалічної форми. Наприклад, графітна м'яка, але при цьому стабільна, саме вона використовується в косметології. Сфалеритна структура в кристалічні гратиподібна до алмазів, але поступається за показниками м'якості, володіючи при цьому кращою хімічною і термічною стійкістю. Такі властивості нітриду вюрцитного бору дозволяють використовувати його в обладнанні для високотемпературних процесів.

Загальна інформація:

Твердість – 1000 Гн/м2;

Міцність – 4 Гн/м2;

Рік відкриття металевого скла – 1960.

Металеве скло – матеріал із високим показником твердості, невпорядкованою структурою на атомарному рівні. Основна відмінність структури металевого скла від звичайного – висока електропровідність. Отримують такі матеріали в результаті твердотільного реакції, швидкого охолодження або іонного опромінення. Вчені навчилися винаходити аморфні метали, показники міцності яких у 3 рази більші, ніж у сталевих сплавів.

Загальна інформація:

Межа пружності - 1500 МПа;

KCU – 0,4-0,6 МДж/м2.

Загальна інформація:

Ударна в'язкість КСТ – 0,25-0,3 МДж/м2;

Межа пружності - 1500 МПа;

KCU – 0,4-0,6 МДж/м2.

Мартенситно-старіючі сталі - сплави заліза, що мають високу міцність при ударах, при цьому не втрачають тягучості. Незважаючи на такі характеристики, матеріал не тримає ріжучу кромку. Отримані шляхом термообробки сплави - це низьковуглецеві речовини, що беруть міцність від інтерметалідів. До складу сплаву входить нікель, кобальт та інші карбідоутворюючі елементи. Цей різновидвисокоміцної, високолегованої сталі легко піддається обробці, пов'язано це з невеликим вмістом у її складі вуглецю. Матеріал з такими характеристиками знайшов застосування в аерокосмічній області, його використовують як покриття ракетних корпусів.

Осмій

Загальна інформація:

Рік відкриття – 1803;

Структура ґрат – гексагональна;

Теплопровідність – (300 К) (87,6) Вт/(м×К);

Температура плавлення - 3306 К.

Блискучий метал блакитно-білого кольору, що має високу міцність, належить до платиноїдів. Осмій, володіючи високою атомною щільністю, винятковою тугоплавкістю, крихкістю, високою міцністю, твердістю та стійкістю до механічним впливамі агресивний вплив навколишнього середовища, широко застосовується в хірургії, вимірювальній техніці, хімічній галузі, електронній мікроскопії, ракетної технікита електронної апаратури.

Загальна інформація:

Щільність – 1,3-2,1 т/м3;

Міцність вуглецевого волокна – 0,5-1 ГПа;

Модуль пружності високоміцного вуглецевого волокна – 215 Гпа.

Вуглець-вуглецеві композити – матеріали, які складаються з вуглецевої матриці, а вона своєю чергою армована вуглецевими волокнами. Основні характеристики композитів – висока міцність, гнучкість та ударна в'язкість. Структура композиційних матеріалівможе бути як односпрямованою, так і тривимірною. Завдяки таким якостям композити широко використовуються в різних областях, включаючи і аерокосмічну галузь.

Загальна інформація:

Офіційний рік відкриття павука – 2010;

>Ударна в'язкість павутиння – 350 МДж/м3.

Вперше павука, що плетив мережі величезних розмірів, виявили неподалік Африки, на острівній державі Мадагаскар. Офіційно цей вид павуків відкрили у 2010 році. Вчених, насамперед, зацікавили павутиння, пов'язані членистоногим. Діаметр кіл на несучій нитці може сягати двох метрів. Показники міцності павутиння Дарвіна перевищують показники міцності синтетичного кевлару, що використовується в авіаційній та автомобільній промисловості.

Загальна інформація:

Теплопровідність – 900-2300 Вт/(м×К);

Температура плавлення при тиску 11 ГПа – 3700-4000 градусів за Цельсієм;

Щільність – 3,47-3,55 г/см3;

Показник спотворення – 2,417-2,419.

Алмаз у перекладі з давньогрецької означає «незламний», проте вчені відкрили ще 9 елементів, що перевершують його за показниками міцності. Незважаючи на нескінченне існування алмазу у звичайному середовищі, при високій температуріта інертному газі він може перетворитися на графіт. Алмаз - еталонний елемент (за шкалою Моосу), що володіє одним із найвищих показників твердості. Для нього, як і для багатьох дорогоцінного каміння, характерна люмінесценція, що дозволяє блищати при попаданні на нього сонячних променів

Міцні матеріали мають широкий спектр використання.

Однокласники

Є не тільки найтвердіший метал, але й найтвердіша і міцна деревина, а також міцні штучно створені матеріали.

Де використовують найміцніші матеріали?

Надміцні матеріали застосовують у багатьох сферах життя. Так, хіміки Ірландії та Америки розробили технологію, за допомогою якої виготовляється міцне текстильне волокно.

Нитка цього матеріалу в діаметрі – п'ятдесят мікрометрів. Вона створена з десятків мільйонів нанотрубок, які за допомогою полімеру скріплені між собою.

Особливо міцні текстильні матеріали мають попит

Міцність цього електропровідного волокна на розрив вище міцності павутиння павука-кругопряда втричі. Отриманий матеріал використовується для виготовлення надлегких бронежилетів та спортивного інвентарю.

Назва ще одного міцного матеріалу – ONNEX, створеного на замовлення Міністерства оборони США. Крім застосування його при виробництві бронежилетів, новий матеріал можна використовувати в системах льотного контролю, сенсорах, двигунах.

Спеціальні нано-трубки роблять матеріали особливо міцними

Існує розроблена вченими технологія, завдяки якій міцні, тверді, прозорі та легкі матеріали одержують за допомогою перетворення аерогелів.

На їх основі можна виробляти полегшені бронежилети, броню для танків та міцні будівельні матеріали. Новосибірські вчені винайшли плазмовий реактор нового принципу, завдяки якому можна виробляти нанотубулен – надміцний штучний матеріал.

Цей матеріал відкрили ще 20 років тому. Він є масою еластичної консистенції. Вона складається зі сплетень, які неможливо побачити неозброєним оком. Товщина стінок цих сплетень - один атом.

Російські вчені винайшли супер-надійний матеріал нанотубулен

Те, що атоми ніби вкладені один в одного за принципом «російської матрьошки», робить нанотубулен найбільш міцним матеріалом з усіх відомих.

При додаванні цього матеріалу в бетон, метал, пластик значно посилюються їх міцність і електропровідність. Нанотубулен допоможе зробити машини та літаки міцнішими. Якщо ж новий матеріал прийде у широке виробництво, дуже міцними можуть стати дороги, будинки, техніка.

Зруйнувати їх буде дуже складно. Нанотубулен досі не було впроваджено у широке виробництво через дуже високу собівартість. Проте новосибірським вченим удалося значно знизити собівартість цього матеріалу. Тепер нанотубулен можна виготовляти не кілограмами, а тоннами.

Нанотубулен поки не знайшов широкого застосування

Найтвердіший метал

Серед усіх відомих металів найтвердішим є хром, проте його твердість багато в чому залежить від чистоти. Його властивості - корозійностійкість, жароміцність і тугоплавкість. Хром - метал білувато-блакитного відтінку. Його твердість за Брінеллем дорівнює 70-90 кгc/см2.

Температура плавлення найтвердішого металу – 1970 градусів за Цельсієм при щільності 7200 кг/м3.

Цей метал знаходиться у земній корі у розмірі 0,02 відсотка, що є чимало. Зазвичай він зустрічається у вигляді хромистого залізняку. Хром видобувають із силікатних гірських порід.

Хром вважається найміцнішим металом

Цей метал використовують у промисловості, виплавляючи хромисту сталь, ніхром і так далі. Його застосовують для антикорозійних та декоративних покриттів. Хромом дуже багаті кам'яні метеорити, що падають на Землю.

Саме міцне дерево

Є деревина, яка перевершує міцність чавуну і може зрівнятися з міцністю заліза. Йдеться про «Берез Шмідта». Її також називають Залізною березою. Людина не знає міцнішого дерева, ніж це. Відкрив її російський учений-ботаник на прізвище Шмідт, перебуваючи Далекому Сході.

Береза ​​Шмідта - найміцніше дерево Деревина перевищує за міцністю чавун у півтора рази, міцність на вигин приблизно дорівнює міцності заліза.

Через такі властивості, залізна береза ​​цілком могла б іноді замінювати метал, адже ця деревина не схильна до корозії та гниття. Корпус судна, зроблений із Залізної берези, можна навіть не фарбувати, судно не зруйнує корозія, дія кислот йому теж не страшна.

Береза ​​Шмідта міцніша за залізо

Березу Шмідта неможливо пробити кулею, сокирою її не зрубаєш. Зі всіх беріз нашої планети довгожителем є саме Залізна береза ​​– вона живе чотириста років.

Її місце зростання - заповідник Кедрова Падь. Це рідкісний вид, що охороняється, який занесений в Червону Книгу. Якби не така рідкість, надміцну деревину цього дерева можна було б використовувати.

А ось самі високі деревау світі секвої не є дуже міцним матеріалом. Натомість, за даними uznayvse.ru, можуть зростати до 150 метрів заввишки.

Найміцніший матеріал у всесвіті

Найбільш міцним і водночас легким матеріалом нашого всесвіту є графен. Це вуглецева пластина, товщина якої всього один атом, але вона міцніша за алмаз, а електропровідність у сто разів вище кремнію комп'ютерних чіпів.