家壁一番強い素材は何ですか？世界で最も硬い素材

一番強い素材は何ですか？世界で最も硬い素材

耐久性のある素材は幅広い用途に使用できます。最も硬い金属だけでなく、最も硬くて耐久性のある木材、最も耐久性のある人工的に作られた材料もあります。

最も耐久性のある素材はどこに使用されていますか?

耐久性の高い素材は生活のさまざまな分野で使用されています。そこで、アイルランドとアメリカの化学者は、耐久性のある繊維を製造する技術を開発しました。この材料の糸の直径は 50 マイクロメートルです。それはポリマーを使用して結合された何千万ものナノチューブから作られています。

この導電性繊維の引張強度は、オーブウィーブグモの巣の引張強度の 3 倍です。得られた材料は、超軽量の防弾チョッキやスポーツ用品の製造に使用されます。もう一つの耐久性のある素材の名前は ONNEX で、米国国防総省の命令によって作成されました。防弾チョッキの製造に使用されるだけでなく、新しい素材飛行制御システム、センサー、エンジンにも使用できます。

科学者によって開発された技術があり、エアロゲルの変形を通じて強く、硬く、透明で軽量な材料が得られます。それらに基づいて、軽量の防弾チョッキ、戦車用の装甲、耐久性のある建築材料を製造することが可能です。

ノボシビルスクの科学者たちは、新しい原理のプラズマリアクターを発明しました。そのおかげで、超強力なナノチューブレンを生成することができます。人工材料。この物質は20年前に発見されました。弾力のある粘稠度の塊です。それは肉眼では見ることができない神経叢で構成されています。これらの神経叢の壁の厚さは原子 1 個分です。

「ロシア人形」原理に従って原子が互いに入れ子になっているように見えるという事実により、ナノチューブレンは既知の材料の中で最も耐久性のある材料となっています。この材料をコンクリート、金属、プラスチックに添加すると、強度と導電性が大幅に向上します。ナノチューブレンは自動車や飛行機の耐久性を高めるのに役立ちます。新しい素材が広く生産されるようになれば、道路、住宅、設備は非常に耐久性のあるものになる可能性があります。それらを破壊するのは非常に困難です。ナノチューブレンはコストが非常に高いため、まだ広く生産されていません。しかし、ノボシビルスクの科学者たちは、この材料のコストを大幅に削減することに成功しました。現在、ナノチューブレンはキログラム単位ではなくトン単位で生産できるようになりました。

最も硬い金属

既知の金属の中でクロムが最も硬いですが、その硬さはその純度に大きく依存します。その特性は耐食性、耐熱性、耐火性です。クロムは白っぽい青色の金属です。ブリネル硬度は70〜90kgf/cm2です。最も硬い金属の融点は摂氏 1917 度、密度は 7200 kg/m3 です。この金属は地殻中に 0.02% 含まれており、これは重要な量です。通常、クロム鉄鉱石の形で見つかります。クロムはケイ酸塩岩から採掘されます。

この金属は工業において、クロム鋼、ニクロムなどの製錬に使用されます。防錆などに使用されます装飾コーティング。地球に落下する隕石にはクロムが豊富に含まれています。

最も耐久性のある木

鋳鉄よりも強く、鉄の強度に匹敵する木材があります。それは「シュミットバーチ」について。アイアンバーチとも呼ばれます。人間にはそれ以上のことは分からない耐久性のある木材これより。極東滞在中にロシアの植物学者シュミットによって発見されました。

木材は鋳鉄に比べて1.5倍の強度があり、曲げ強度は鉄とほぼ同等です。これらの特性により、アイアンバーチは腐食や腐敗の影響を受けにくいため、金属の代わりになることがあります。アイアンバーチで作られた船の船体は塗装する必要さえなく、腐食によって破壊されることはなく、また酸を恐れることもありません。

シュミットバーチは銃弾では貫通できず、斧で切り倒すこともできません。私たちの地球上のすべての白樺の中で、アイアンバーチは最も長命であり、400年も生きます。生息地はケドロバヤパッド自然保護区です。これはレッドブックに記載されている希少な保護種です。それほどの希少性がなければ、この木の超強力な木材はどこでも使用できるでしょう。

しかし、世界で最も高い木であるセコイアは、それほど耐久性のある材料ではありません。

宇宙最強の素材

私たちの宇宙で最も耐久性があり、同時に最も軽い素材はグラフェンです。これは炭素板で、厚さは原子 1 個分しかありませんが、ダイヤモンドよりも強く、電気伝導率はコンピューターチップのシリコンの 100 倍です。

グラフェンは間もなく科学研究所から出ていくことになる。今日、世界中の科学者全員がそれについて話していますユニークな特性。したがって、数グラムの材料でサッカー場全体を覆うのに十分です。グラフェンは非常に柔軟性があり、折りたたんだり、曲げたり、丸めたりすることができます。

考えられる使用分野: ソーラーパネル, 携帯電話, タッチスクリーン、超高速コンピューターチップ。
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私たちの周りの世界はまだ多くの謎に満ちていますが、科学者に長い間知られている現象や物質でさえ、驚きと喜びをやめることがありません。私たちは感心します明るい色、私たちは味を楽しみ、あらゆる種類の物質の特性を利用して、私たちの生活をより快適、より安全、より楽しくします。最も信頼性が高く強力な材料を求めて、人類は多くの刺激的な発見を行ってきました。ここでは、そのようなユニークな化合物を 25 個厳選して紹介します。

25. ダイヤモンド

全員ではないにしても、ほぼ全員がこれを確実に知っています。ダイヤモンドは最も尊敬されているものだけではありません貴重な石、地球上で最も硬い鉱物の一つでもあります。モーススケール (引っかき傷に対する鉱物の反応を評価する硬度のスケール) では、ダイヤモンドは 10 行目にリストされます。スケールには合計 10 の位置があり、10 番目が最後で最も難しい度合いです。ダイヤモンドは非常に硬いため、他のダイヤモンドでしか傷をつけることができません。

24. クモ類 Caerostris darwini の巣を捕まえる

写真: ピクサベイ

信じられないかもしれませんが、Caerostris darwini Spider (または Darwin's Spider) の巣は鋼鉄よりも強く、ケブラーよりも硬いのです。このウェブは世界で最も硬い生物材料として認識されていますが、現在ではすでに潜在的な競合相手がいますが、データはまだ確認されていません。スパイダーファイバーは破断ひずみなどの特性をテストされ、衝撃強度、引張強度、ヤング率（弾性変形中の伸張と圧縮に抵抗する材料の特性）、およびこれらすべての指標において、ウェブは最も驚くべき方法でそれ自体を示しました。さらに、ダーウィンのクモの巣は信じられないほど軽いです。たとえば、地球を Caerostris darwini 繊維で包んだ場合、そのような長い糸の重さはわずか 500 グラムになります。これほど長いネットワークは存在しませんが、理論計算は驚くべきものです。

23. エアログラファイト

写真: BrokenSphere

この合成フォームは世界で最も軽い繊維素材の 1 つで、直径わずか数ミクロンのカーボンチューブのネットワークで構成されています。エアログラファイトはフォームより 75 倍軽量ですが、同時にはるかに強く、より柔軟です。 30分の1のサイズに圧縮できる原形非常に弾性のある構造を損なうことなく、この特性のおかげで、エアグラファイトフォームは自重の 40,000 倍までの荷重に耐えることができます。

22. パラジウム金属ガラス

写真: ピクサベイ

カリフォルニア工科大学 (バークレー研究所) の科学者チームは、ほぼ理想的な強度と延性の組み合わせを備えた新しいタイプの金属ガラスを開発しました。新素材のユニークさの理由は、化学構造既存のガラス質材料の脆弱性をうまく隠し、同時に高い耐久閾値を維持することで、最終的にこの合成構造の疲労強度を大幅に向上させます。

21. 炭化タングステン

写真: ピクサベイ

炭化タングステンは非常に硬く、耐摩耗性に優れた素材です。特定の条件下では、この接続は非常に脆いと考えられていますが、大きな負荷がかかると、スリップバンドの形で現れる独特の塑性特性を示します。これらすべての品質のおかげで、タングステンカーバイドは、徹甲チップや、あらゆる種類のカッター、研磨ディスク、ドリル、カッター、ドリルビット、その他の切削工具を含むさまざまな機器の製造に使用されています。

20. 炭化ケイ素

写真: ティア・モント

炭化ケイ素は、戦車の製造に使用される主な材料の 1 つです。この化合物は、低コスト、優れた耐火性、高硬度で知られているため、弾丸を逸らしたり、他の耐久性のある材料を切断または研削したりする必要がある機器やギアの製造によく使用されます。炭化ケイ素は、優れた研磨材、半導体、さらにはインサートにもなります。ジュエリーダイヤモンドを模倣しています。

19. 立方晶窒化ホウ素

写真: ウィキメディア・コモンズ

立方晶窒化ホウ素は超硬質材料であり、硬度はダイヤモンドと同様ですが、高温耐性や耐久性など、多くの特有の利点もあります。耐薬品性。立方晶窒化ホウ素は高温にさらされても鉄やニッケルには溶けませんが、同じ条件下ではダイヤモンドは溶け込みます。化学反応十分に速いです。これは実際に工業用研削工具での使用に有益です。

18.超高分子量ポリエチレン高密度(UHMWPE)、ファイバーブランド「ダイニーマ」

写真：ジャストセイル

高弾性ポリエチレンは、極めて高い耐摩耗性、低い摩擦係数、および高い破壊靱性（低温信頼性）を備えています。今日、それは世界で最も強い繊維状物質であると考えられています。このポリエチレンの最も驚くべき点は、水よりも軽く、同時に銃弾を止めることができるということです。ダイニーマ繊維で作られたケーブルとロープは水に沈まず、潤滑剤を必要とせず、濡れても特性が変化しません。これは造船にとって非常に重要です。

17. チタン合金

写真: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)

チタン合金は非常に延性に優れており、伸ばされたときに驚くべき強度を発揮します。また、耐熱性、耐食性も高いため、航空機製造、ロケット製造、造船、化学、食品、輸送工学などの分野で非常に有用です。

16. 液体金属合金

写真: ピクサベイ

2003 年にカリフォルニア工科大学で開発されたこの素材は、その強度と耐久性で有名です。化合物の名前は壊れやすい液体を連想させますが、室温実際、それは異常に硬く、耐摩耗性があり、腐食の心配がなく、加熱すると熱可塑性プラスチックのように変形します。これまでの主な応用分野は、時計、ゴルフクラブ、およびコーティングの製造です。携帯電話(Vertu、iPhone)。

15. ナノセルロース

写真: ピクサベイ

ナノセルロースは木の繊維から分離され、鋼鉄よりもさらに強い新しいタイプの木材素材です。さらに、ナノセルロースは安価でもあります。このイノベーションには大きな可能性があり、将来的にはガラスや炭素繊維と真剣に競合する可能性があります。開発者らは、この材料が軍用装甲、超柔軟なスクリーン、フィルター、柔軟なバッテリー、吸収性エアロゲル、バイオ燃料の製造において間もなく大きな需要が高まると考えています。

14.カサガイカタツムリの歯

写真: ピクサベイ

以前、かつて地球上で最も強力な生物材料として認識されていたダーウィンクモの捕獲網についてはすでにお話ししました。しかし、最近の研究では、カサガイが科学的に知られている生物学的物質の中で最も耐久性があることが示されました。はい、これらの歯は Caerostris darwini の巣よりも強いです。これは驚くべきことではありません。なぜなら、小さな海の生き物は、硬い岩の表面に生えている藻類を食べ、食べ物を岩から分離するためです。ロック、これらの動物は一生懸命働かなければなりません。科学者たちは、将来的には、カサガイの歯の繊維構造の例をエンジニアリング業界で利用して、自動車、ボート、さらには自動車の製造を開始できるようになるだろうと信じています。航空機強度の増加、単純なカタツムリの例からインスピレーションを得たものです。

13. マレージング鋼

写真: ピクサベイ

マレージング鋼は、優れた延性と靭性を備えた高強度、高合金合金です。この材料はロケット科学で広く使用されており、あらゆる種類のツールの製造に使用されています。

12. オスミウム

写真: Periodictableru / www.periodictable.ru

オスミウムは信じられないほど密度の高い元素であり、その硬さと性質により、高温溶けるのは難しいです機械加工。耐久性と強度が最も重視される箇所にオスミウムが使用されるのはこのためです。オスミウム合金は、電気接点、ロケット、軍用発射体、外科用インプラント、その他多くの用途に使用されています。

11.ケブラー

写真: ウィキメディア・コモンズ

ケブラーは高強度繊維であり、車のタイヤ、ブレーキパッド、ケーブル、義肢および整形外科用製品、ボディーアーマー、防護服生地、造船およびドローン部品航空機。この素材は強度のほぼ同義語となっており、非常に高い強度と弾性を備えたプラスチックの一種です。ケブラーの引張強度はスチールワイヤーの8倍で、450℃の温度で溶け始めます。

10.超高分子量高密度ポリエチレン、スペクトラファイバーブランド

写真: Tomas Castelazo、www.tomascastelazo.com / ウィキメディア・コモンズ

UHMWPE は本質的に非常に耐久性のあるプラスチック。 UHMWPE ブランドの Spectra は、この指標で鋼鉄の 10 倍優れた最高の耐摩耗性を備えた軽量繊維です。ケブラーと同様に、スペクトラは防弾チョッキや保護ヘルメットの製造に使用されます。 Dynimo Spectrum ブランドは、UHMWPE と並んで、造船業界や輸送業界で人気があります。

9. グラフェン

写真: ピクサベイ

グラフェンは炭素の同素体で、原子 1 個分の厚さの結晶格子は非常に強力で、鋼鉄の 200 倍の硬さがあります。グラフェンはこんな感じラップフィルム, しかし、それを壊すのはほぼ不可能な作業です。グラフェンシートに穴を開けるには、鉛筆を突き刺す必要があり、その上でスクールバス全体の重量に相当する荷重のバランスをとらなければなりません。幸運を！

8. カーボンナノチューブペーパー

写真: ピクサベイ

ナノテクノロジーのおかげで、科学者たちは人間の髪の毛の5万分の1の薄さの紙を作ることに成功しました。カーボンナノチューブのシートは鋼鉄の 10 倍軽量ですが、最も驚くべきことは、鋼鉄の 500 倍もの強度があることです。巨視的なナノチューブプレートは、スーパーキャパシタ電極の製造に最も有望である。

7. メタルマイクログリッド

写真: ピクサベイ

これは世界で最も軽い金属です！メタルマイクログリッドは、フォームよりも 100 倍軽い合成多孔質材料です。しかし、その見た目に騙されないでください。これらのマイクログリッドは非常に耐久性も高く、あらゆる種類のエンジニアリング用途で使用できる大きな可能性を秘めています。これらは優れた衝撃吸収材や断熱材の製造に使用でき、金属の驚くべき収縮して元の状態に戻る能力により、エネルギー貯蔵にも使用できます。金属マイクロ格子は生産現場でも積極的に使用されていますさまざまな部品アメリカのボーイング社の航空機用。

6. カーボンナノチューブ

写真: ユーザー Mstroeck / en.wikipedia

カーボンナノチューブで作られた超強力な巨視的プレートについてはすでに上で説明しました。しかし、これはどんな素材なのでしょうか？本質的に、これらはグラフェン面を丸めてチューブにしたものです (9 番目のポイント)。その結果、信じられないほど軽く、弾力性があり、耐久性に優れ、幅広い用途に使用できる素材が生まれました。

5.エアブラシ

写真: ウィキメディア・コモンズ

グラフェンエアロゲルとしても知られるこの素材は、非常に軽量であると同時に強度も優れています。新しいタイプのゲルは、液相を気相に完全に置き換え、驚異的な硬度、耐熱性、低密度、低熱伝導率を特徴としています。信じられないことに、グラフェンエアロゲルは空気の 7 倍も軽いのです。独自のコンパウンドは90%圧縮しても元の形状に復元することができ、吸収に使用されるエアグラフェンの重量の900倍の量のオイルを吸収することができます。おそらく将来的には、このクラスの材料がそのような問題に対処するのに役立つでしょう。環境災害油漏れのような。

4. マサチューセッツ工科大学 (MIT) によって開発された無題の資料

写真: ピクサベイ

これを読んでいるあなたも、MIT の科学者チームがグラフェンの特性の改善に取り組んでいます。研究者らは、この材料の二次元構造を三次元に変換することにすでに成功していると述べた。新しいグラフェン物質はまだその名前が付けられていませんが、その密度は鋼鉄の20分の1であり、強度は鋼鉄の10倍であることがすでに知られています。

3. カービン

写真: スモークフット

カービンは単なる炭素原子の直鎖ですが、グラフェンの 2 倍の引張強度を持ち、ダイヤモンドの 3 倍の硬さがあります。

2. 窒化ホウ素ウルツ鉱変性

写真: ピクサベイ

この新しく発見された天然物質は火山の噴火中に形成され、ダイヤモンドより 18% 硬いです。ただし、他の多くのパラメータではダイヤモンドよりも優れています。ウルツ鉱窒化ホウ素は、地球上で発見されるダイヤモンドよりも硬い 2 つの天然物質のうちの 1 つです。問題は、そのような窒化物は自然界にはほとんど存在しないため、研究したり実際に応用したりするのが容易ではないことです。

1. ロンズデライト

写真: ピクサベイ

六角形ダイヤモンドとしても知られるロンズデライトは炭素原子で構成されていますが、この改良版では原子の配置が少し異なります。ロンズデライトはウルツ鉱窒化ホウ素と同様、ダイヤモンドよりも硬度に優れた天然物質です。さらに、この驚くべき鉱物はダイヤモンドよりも 58% も硬いのです。ウルツ鉱窒化ホウ素と同様に、この化合物は非常に希少です。ロンズデライトは、黒鉛を含む隕石が地球に衝突する際に形成されることがあります。

皆さんは、ダイヤモンドが今日でも硬度の標準であり続けていることを知っています。地球上に存在する材料の機械的硬度を測定する場合、ダイヤモンドの硬度が標準として採用されます。モース法で測定した場合 - 表面サンプルの形で、ビッカース法またはロックウェル法で測定した場合 - 圧子として（より硬いものとして）硬度の低いボディを研究する場合)。現在、硬度がダイヤモンドの特性に近い材料がいくつかあります。

この場合、元の材料はビッカース法による微小硬度に基づいて比較され、材料が 40 GPa を超える値で超硬であると見なされます。材料の硬さは、サンプルの合成特性や負荷の方向によって異なります。

115 GPa が基準値と考えられていますが、固体材料では 70 ～ 150 GPa の硬度値の変動が一般的に確立された概念です。ダイヤモンド以外に自然界に存在する最も硬い物質10選を見てみましょう。

10. 亜酸化ホウ素 (B 6 O) - 最大 45 GPa の硬度

亜酸化ホウ素には、正二十面体のような形状の粒子を作成する能力があります。形成された粒子は孤立結晶や準結晶の一種ではなく、20 対の四面体結晶からなる特異な双晶です。

10. 二ホウ化レニウム (ReB 2) - 硬度 48 GPa

多くの研究者は、この材料が超硬材料として分類できるかどうか疑問に思っています。これは非常に珍しいことが原因で発生します機械的性質接続。

異なる原子が層ごとに交互に配置されることで、この材料は異方性になります。したがって、異なる種類の結晶面が存在すると、硬度の測定値も異なります。したがって、低荷重での二ホウ化レニウムの試験では 48 GPa の硬度が得られ、荷重が増加すると硬度はさらに低くなり、約 22 GPa になります。

8. ホウ化マグネシウムアルミニウム (AlMgB 14) - 最大 51 GPa の硬度

アルミニウム、マグネシウム、ボロンの混合物であり、滑り摩擦が低く、硬度が高い。これらの品質は、無潤滑で動作する最新の機械や機構の製造に恩恵をもたらす可能性があります。しかし、このバリエーションでこの素材を使用すると、依然として法外に高価であると考えられています。

AlMgB14 - パルスレーザー蒸着を使用して作成された特殊な薄膜は、最大 51 GPa の微小硬度を持つことができます。

7. ホウ素-炭素-シリコン - 最大 70 GPa の硬度

このような化合物の基礎は、合金に最適な耐性を示す品質を提供します。化学的影響マイナスタイプで高温。この材料には、最大 70 GPa の微小硬度が与えられます。

6. 炭化ホウ素 B 4 C (B 12 C 3) - 最大 72 GPa の硬度

別の材料は炭化ホウ素です。この物質は非常に積極的に使用されるようになりましたさまざまな地域 18 世紀に発明されてすぐに産業に発展しました。

この材料の微小硬度は 49 GPa に達しますが、結晶格子の構造にアルゴンイオンを追加することでこの数値を最大 72 GPa まで高めることができることが証明されています。

5. 窒化カーボンホウ素 - 最大 76 GPa の硬度

世界中の研究者や科学者が長い間、多音節スーパーの合成を試みてきました。硬い材料、すでに目に見える成果が得られています。化合物の成分はホウ素、炭素、窒素原子であり、サイズは同様です。材料の定性的硬度は 76 GPa に達します。

4. ナノ構造立方晶石 - 最大 108 GPa の硬度

この材料はキングソンガイト、ボラゾン、またはエルバーとも呼ばれ、現代産業でうまく使用されている独特の品質もあります。立方晶石の硬度値は 80 ～ 90 GPa で、ダイヤモンドの標準に近く、ホールペッチの法則の力により硬度が大幅に増加する可能性があります。

これは、結晶粒のサイズが小さくなるにつれて材料の硬度が増加することを意味します。硬度を 108 GPa まで増加させる可能性はあります。

3. ウルツ鉱型窒化ホウ素 - 最大 114 GPa の硬度

ウルツ鉱の結晶構造により、この材料に高い硬度が与えられます。局所的な構造変更により、特定の種類の荷重が加えられると、物質の格子内の原子間の結合が再分布されます。この時点で、材料の品質硬度は 78% 増加します。

ロンズデライトは炭素の同素体修飾であり、ダイヤモンドと明らかに類似しています。固体を検出天然素材隕石クレーターの中にあり、隕石の成分の一つである黒鉛で形成されていましたが、記録的なレベルの強度はありませんでした。

科学者たちは 2009 年に、不純物が存在しないとダイヤモンドの硬度を超える硬度が得られることを証明しました。この場合、ウルツ鉱窒化ホウ素の場合と同様に、高い硬度値を達成できます。

重合フラーライトは、現代では科学的に知られている最も硬い材料であると考えられています。これは構造化された分子結晶であり、そのノードは個々の原子ではなく分子全体で構成されています。

フラーライトの硬度は最大 310 GPa で、ダイヤモンドの表面を傷付けることができます。通常のプラスチック。ご覧のとおり、ダイヤモンドはもはや世界で最も硬い天然素材ではなく、より硬い化合物が科学で利用可能になっています。

これらは地球上で最も硬い素材ですが、科学に知られている。化学/物理学の分野で新たな発見や画期的な発見が間もなく私たちを待っており、それによってより高い硬度を達成できるようになる可能性は十分にあります。

強度の定義は、外部の力や内部応力を引き起こす要因の影響によって材料が破壊されない能力を意味します。強度の高い材料は幅広い用途に使用されます。自然の中で私はただ存在しているだけではなく、超硬金属耐久性のある木材だけでなく、人工的に作成された高強度の材料も含まれます。多くの人は、世界で最も硬い物質はダイヤモンドであると確信していますが、これは本当でしょうか?

一般情報：

開業時期: 60年代初頭。

発見者 - スラドコフ、クドリャフツェフ、コルシャク、カサトキン。

密度 – 1.9-2 g/cm3。

最近、オーストリアの科学者らは、炭素原子のsp混成に基づく炭素の同素体であるカルビンの持続可能な生産を確立する研究を完了した。その強度指標はダイヤモンドの 40 倍です。これに関する情報は、科学雑誌「Nature Materials」の 1 号に掲載されました。

科学者たちはその特性を注意深く研究した結果、その強度はこれまでに発見され研究されたどの材料とも比較できないと説明しました。しかし、製造プロセスは大きな困難に直面しました。カルビンの構造は炭素原子が長い鎖に集まって形成されているため、製造プロセス中に分解が始まります。

特定された問題を解決するために、ウィーン公立大学の物理学者は、カルビンを合成した特別な保護コーティングを作成しました。として保護被膜グラフェンの層が使用され、互いの上に配置され、丸めて「魔法瓶」になりました。物理学者は安定した形状を実現するために懸命に努力しましたが、材料の電気的特性が原子鎖の長さに影響されることを発見しました。

研究者らは保護コーティングからダメージを与えずにカルビンを抽出する方法をまだ学んでいないため、原子鎖の相対的な安定性だけを頼りに新材料の研究が続けられている。

カービンは、ほとんど研究されていない炭素の同素体修飾であり、その発見者は、A.M. Sladkov、Yu.P. Kudryavtsev、V.V. カサチキンです。実験結果に関する情報詳細な説明 1967 年のこの物質の発見は、最大の科学雑誌の 1 つである「ソ連科学アカデミー報告書」のページに掲載されました。 15年後、ソ連の化学者たちが得た結果に疑問を投げかける論文がアメリカの科学誌サイエンスに掲載された。ほとんど研究されていない炭素の同素体修飾に割り当てられたシグナルが、ケイ酸塩不純物の存在と関連している可能性があることが判明した。長年にわたり、同様の信号が星間空間で発見されてきました。

一般情報：

発見者 – ゲイム、ノボセロフ。

熱伝導率 – 1 TPa。

グラフェンは、原子が六方格子に結合した炭素の二次元同素体修飾です。グラフェンは強度が高いにもかかわらず、その層の厚さは原子1枚です。

この物質の発見者はロシアの物理学者、アンドレイ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフでした。自国では科学者たちは安全性を確保できていない経済的支援そしてオランダとグレートブリテン及び北アイルランド連合王国への移住を決意しました。 2010 年には科学者がノーベル賞を受賞しました。

面積が1に等しいグラフェンのシート上平方メートル、厚さは原子1個で、最大4キログラムの重さの物体を自由に保持できます。グラフェンは耐久性に優れた素材であることに加えて、柔軟性にも優れています。将来的には、このような特性を備えた材料から、太いスチールロープと強度が劣らない糸やその他のロープ構造を編むことが可能になるでしょう。ロシアの物理学者が発見した物質は、特定の条件下では結晶構造の損傷に対処できる。

一般情報：

開業年: 1967年。

色 – 茶色がかった黄色。

測定密度 – 3.2 g/cm3;

硬度 – モーススケールで 7 ～ 8 単位。

隕石クレーターで発見されたロンズデライトの構造はダイヤモンドに似ており、どちらの材料も同素体修飾炭素。おそらく、爆発の結果、隕石の成分の1つである黒鉛がロンズデライトに変化したと考えられます。この材料が発見された当時、科学者は硬度の高さには注目していませんでしたが、不純物が含まれていなければ、ダイヤモンドの高硬度に決して劣らないことが証明されました。

窒化ホウ素に関する一般情報:

密度 – 2.18 g/cm3;

融点 – 2973 ℃;

結晶構造 - 六方格子。

熱伝導率 – 400 W/(m×K);

硬度 – モーススケールで 10 単位未満。

ホウ素と窒素の化合物であるウルツ鉱窒化ホウ素の主な違いは、耐熱性、耐薬品性、耐火性です。材料はさまざまな結晶形を持つことができます。たとえば、グラファイトは最も柔らかいですが、同時に安定しているため、美容分野で使用されます。結晶格子内の閃亜鉛鉱の構造はダイヤモンドに似ていますが、柔らかさの点では劣りますが、耐薬品性と耐熱性は優れています。ウルツ鉱型窒化ホウ素のこのような特性により、高温プロセス用の装置での使用が可能になります。

一般情報：

硬度 – 1000 H/m2;

強度 - 4 Gn/m2。

金属ガラスが発見されたのは1960年。

金属ガラスは硬度が高く、原子レベルで構造が乱れている素材です。金属ガラスと通常のガラスの構造の主な違いは、その高い導電性です。このような材料は、固相反応、急冷、またはイオン照射の結果として得られます。科学者たちは、合金鋼の3倍の強度を持つアモルファス金属を発明することを学びました。

一般情報：

弾性限界 – 1500 MPa;

KCU – 0.4 ～ 0.6 MJ/m2。

一般情報：

KSTの衝撃強さ – 0.25-0.3 MJ/m2;

弾性限界 – 1500 MPa;

KCU – 0.4 ～ 0.6 MJ/m2。

マレージング鋼は、延性を失うことなく高い衝撃強度を備えた鉄合金です。これらの特性にもかかわらず、この材料は刃先を保持しません。熱処理によって得られる合金は、金属間化合物によって強度を得る低炭素物質です。この合金には、ニッケル、コバルト、その他の炭化物形成元素が含まれています。このタイプの高強度、高合金鋼は、その組成中の炭素含有量が低いため、加工が容易です。このような特性を持つ材料は航空宇宙分野で応用されており、ミサイルのケーシングのコーティングとして使用されています。

オスミウム

一般情報：

開業年 – 1803年。

格子構造は六角形です。

熱伝導率 – (300 K) (87.6) W/(m×K);

融点 – 3306 K。

白金族に属する、光沢があり強度の高い青白色の金属です。オスミウムは、原子密度が高く、優れた耐火性、脆性、高い強度、硬度、耐衝撃性を備えています。機械的ストレスそして攻撃的な影響力環境、手術、機器、化学工業、電子顕微鏡、ロケットおよび電子機器で広く使用されています。

一般情報：

密度 – 1.3-2.1 t/m3;

炭素繊維の強度は0.5〜1GPaです。

高強度炭素繊維の弾性率は215GPa。

炭素-炭素複合材料は、炭素マトリックスで構成され、炭素繊維で強化された材料です。複合材料の主な特徴は、高い強度、柔軟性、衝撃強度です。複合材料の構造は一方向性または三次元性のいずれかになります。これらの特性により、複合材料はさまざまな分野で広く使用されています。さまざまな地域、航空宇宙産業を含む。

一般情報：

クモの正式な発見年は 2010 年です。

> ウェブの衝撃強度は 350 MJ/m3 です。

巨大な巣を張るクモがアフリカ近郊のマダガスカル島で初めて発見された。この種のクモは 2010 年に正式に発見されました。科学者たちは主に節足動物が織りなす巣に興味を持っていました。支持糸上の円の直径は最大 2 メートルに達することがあります。ダーウィンのウェブの強度は、航空産業や自動車産業で使用される合成ケブラーの強度を上回ります。

一般情報：

熱伝導率 – 900-2300 W/(m×K);

11 GPa の圧力での融点 - 摂氏 3700 ～ 4000 度。

密度 – 3.47-3.55 g/cm3;

屈折率 – 2.417-2.419。

古代ギリシャ語から翻訳されたダイヤモンドは「不滅」を意味しますが、科学者は強度の点でダイヤモンドよりも優れたさらに9つの元素を発見しました。ダイヤモンドは通常の環境では無限に存在しますが、高温や不活性ガス中ではグラファイトに変化することがあります。ダイヤモンドは基準元素 (モース硬度) であり、最も高い硬度値の 1 つです。多くの貴石と同様に、この石は発光が特徴であり、太陽光にさらされると輝きます。

最軽量で非常に耐久性のある材料は、建築の未来と呼ばれています。これらの材料は、人々の生活のあらゆる分野で、よりエネルギー効率が高く環境に優しい物品の作成に役立ちます。医療技術輸送する。

たくさんある中で革新的な素材、少し前までは単なる SF のように思えましたが、特に先進的で有望です。

3Dグラフェン

純炭素から作られたこの極薄グラフェンは、地球上で最も強力な素材の 1 つと考えられています。しかし最近、マサチューセッツ工科大学の研究者たちは、二次元グラフェンを三次元構造に変えることに成功しました。彼らはスポンジ状の構造を持つ新しい素材を作成しました。 3D グラフェンの密度は鋼鉄のわずか 5% ですが、その特殊な構造により鋼鉄の 10 倍の強度があります。

開発者によれば、3D グラフェンは多くの分野で使用できる大きな可能性を秘めています。

その創造技術としては、ポリマーから構造用コンクリートまで、他の材料にも応用可能です。これにより、より強くて軽い構造が得られるだけでなく、断熱特性も向上します。さらに、多孔質構造は、化学プラントからの水や廃棄物の濾過システムにも使用できます。

カービン

昨年の春、オーストリアの研究チームは、既知の材料の中で最も強度が高く、グラフェンよりも優れた炭素の一種であるカービンの合成に成功した。

カービンは、化学反応性のある炭素原子の一次元鎖で構成されているため、合成が非常に困難です。この柔軟性のない材料は、カーボンナノチューブの2倍の強度があると考えられています。カービンは、ナノメカニクス、ナノおよびマイクロエレクトロニクスで使用できます。

エアログラファイト

エアグラファイトは多孔質カーボンチューブのネットワークから作られた合成発泡体です。これは、これまでに作成された中で最も軽量な構造材料の 1 つです。エアログラファイトは、キール大学の研究者によって開発されました。工科大学ハンブルク。エアログラファイトは以下の方法で生産できます。様々な形態、その密度はわずか 180 g/m 3 で、発泡ポリスチレンの 75 倍軽いです。この材料は、重量を軽減するためにリチウムイオン電池の電極に使用できます。

エアブラシ

グラフェンエアロゲルとしても知られるこの材料は、密度がわずか 0.16 mlg/cm 3 で、空気の密度の 7.5 分の 1 である軽量素材です。また、非常に弾力性に優れた素材で、自重の900倍もの油や水を吸収することができます。エアグラフェンのこの特性は非常に重要です。海洋に流出した石油を吸収することができます。

同様の特性があり、すでにアルゴンヌの研究者によってテストされています。