耐久性のある素材は幅広い用途に使用できます。

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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。

どこが一番使われているのでしょうか？ 耐久性のある素材?

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。 これは、ポリマーを使用して結合された数千万のナノチューブから作成されます。

特に耐久性が高い 繊維材料需要がある

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。

特殊なナノチューブにより材料の耐久性が特に高くなります

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反応器を発明し、そのおかげで超強力な人工材料であるナノチューブレンを生成することが可能になった。

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。

ロシアの科学者が超信頼性の高いナノチューブレン材料を発明した

「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。

ナノチューブレンはまだ広く使用されていません

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。

融点そのもの 硬質金属– 摂氏 1917 度、密度 7200 kg/m3。

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。

クロムは最も強い金属と考えられています

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 耐久性のある木材

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。 人間はこれより強い木を知りません。 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。

シュミットバーチは木材の中で最も強度があり、鋳鉄の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鉄より強い

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。

そして、最も多いのはここです 高い木々世界的に見て、レッドウッドはそれほど耐久性のある材料ではありません。 しかし、uznayvse.ruによると、高さは150メートルまで成長する可能性があるという。

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。

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、MIT の研究者は 2 次元グラフェンを 3 次元構造に変換す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、リチウムイオン電池の電極に使用して重量を軽減できます。

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。

現在、ダイヤモンドが硬度の標準であることは誰もが知っています。 材料の硬度を決定する場合、ダイヤモンドの硬度が基準となります。 私たちの記事では、世界で最も硬い10の材料を取り上げ、それらがダイヤモンドと比較してどれほど硬いかを見ていきます。 指標が 40 GPa を超える場合、材料は超硬であるとみなされます。 材質によって硬さが異なる場合があるので注意が必要です。 外部要因、特にそれに加えられる負荷から。 そこで、世界で最も硬い素材トップ10を紹介します。

10. 亜酸化ホウ素

亜酸化ホウ素は、凸状の二十面体のような形状の粒子で構成されています。 これらの粒子は、4 つの三角形の面を持つ 20 個の多面体結晶で構成されています。 亜酸化ホウ素の強度は 45 GPa 増加しました。

9. 二ホウ化レニウム

二ホウ化レニウムは非常に 興味深い資料。 低荷重では超硬のように動作し、強度は 48 GPa ですが、荷重がかかると硬度は 22 GPa に低下します。 この事実は、二ホウ化レニウムを超硬材料と見なすべきかどうかについて、世界中の科学者の間で激しい議論を引き起こしています。

8. ホウ化マグネシウムアルミニウム

ホウ化マグネシウムアルミニウムは、アルミニウム、マグネシウム、ホウ素の合金です。 この材料は驚くほど低い滑り抵抗を持っています。 これ ユニークなプロパティホウ化マグネシウムアルミニウムで作られた部品は無潤滑で動作するため、さまざまな機構の製造において真の発見となる可能性があります。 残念ながら、この合金は非常に高価であるため、現在広く使用することができません。 ホウ化マグネシウムアルミニウムの硬度は５１ＧＰａである。

7. ホウ素-炭素-シリコン

ホウ素-炭素-シリコン化合物は、極端な温度に対する驚異的な耐性を備えており、 化学物質への曝露。 ホウ素-炭素-シリコンの硬度は70GPaです。

6.炭化ホウ素

炭化ホウ素は 18 世紀に発見され、すぐに多くの産業で使用され始めました。 金属や合金の加工、化学ガラス製品の製造、エネルギーやエレクトロニクスの分野で使用されます。 ボディーアーマープレートの基材として使用されます。 炭化ホウ素の硬度は 49 GPa ですが、アルゴンをイオンの形で添加すると、この硬度を 72 GPa まで高めることができます。

5. 炭素窒化ホウ素

窒化炭素ホウ素は現代化学の成果を代表する物質の 1 つで、比較的最近に合成されました。その硬度は 76 GPa です。

4. ナノ構造立方晶石

ナノ構造立方石には、キングソンジャイト、ボラゾン、またはエルバーという別名があります。 この材料はダイヤモンドに近い硬度値を持ち、加工用に産業で使用されています。 さまざまな金属そして合金。 ナノ構造立方晶石の硬度は 108 GPa です。

3.ウルツ鉱型窒化ホウ素

この物質の結晶構造は特殊なウルツ鉱型をしており、硬度においてはトップクラスの硬度を誇ります。 荷重がかかると、結晶格子内の原子間の結合が再配分され、材料の硬度がほぼ 75% 増加します。 ウルツ鉱窒化ホウ素の硬度は 114 GPa です。

2. ロンズデライト

ロンズデライトはダイヤモンドと構造が非常に似ています。 同素体修飾炭素。 ロンズデライトは隕石のクレーターで発見され、その成分の一つは黒鉛でした。 どうやら、隕石の爆発による負荷により、黒鉛がロンズデライトに変化したようです。 ロンズデライトが発見されたとき、特別なチャンピオン硬度指標は示され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よりも硬いことが証明されました。 ロンズデライトの硬度は最大 152 GPa であることが証明されています

1.フラーライト

世界で最も硬い物質、フラーライトに注目してみましょう。 フラーライトは、個々の原子ではなく分子から構成される結晶です。 このおかげで、フラーライトは驚異的な硬度を持っており、鋼がプラスチックを傷つけるのと同じように、ダイヤモンドを簡単に傷つけることができます。 フラーライトの硬度は310GPaです。

フラーライト

現時点で世界で最も硬い材料のリストを提供します。 ご覧のとおり、その中にはダイヤモンドよりも硬い物質が十分にあり、おそらく、さらに高い硬度の物質を入手できるようにする新しい発見が私たちを待っています。

世界で最も軽い素材 2014 年 1 月 8 日

世界の最新ニュースを追っているなら 現代のテクノロジー、その場合、この資料はあなたにとって大きなニュースではありません。 ただし、世界で最も軽い素材を詳しく見て、さらに詳細を学ぶことは役に立ちます。

1 年も経たない前に、エアログラファイトと呼ばれる材料に世界最軽量材料の称号が与えられました。 しかし、この素材は長い間手のひらに収まることができず、最近になってグラフェン エアロゲルと呼ばれる別のカーボン素材に引き継がれました。 Gao Chao教授率いる浙江大学高分子科学技術学部研究室の研究チームによって作成された超軽量グラフェンエアロゲルは、ヘリウムガスの密度よりわずかに低く、水素ガスの密度よりわずかに高い密度を持っています。

材料の一種としてのエアロゲルは、1931 年にエンジニア兼化学者のサミュエル スティーブンス キスラーによって開発および製造されました。 それ以来、さまざまな組織の科学者がそのような材料の研究と開発を行ってきましたが、その価値は疑わしいものです。 実用。 「フローズンスモーク」と呼ばれる密度4 mg/cm3の多層カーボンナノチューブからなるエアロゲルは、最も優れたエアロゲルの称号を失った。 軽量素材 2011 年に、密度 0.9 mG/cm3 の金属微小格子材料に移行しました。 そして 1 年後、最軽量材料の座は、密度 0.18 mg/cm3 のエアログラファイトと呼ばれる炭素材料に移りました。

チャオ教授のチームによって作成された、最軽量材料の称号を新たに獲得したグラフェン エアロゲルの密度は 0.16 mg/cm3 です。 このような軽量素材を作成するために、科学者たちはこれまでで最も驚くべき薄い素材の 1 つであるグラフェンを使用しました。 「一次元」グラフェン繊維や二次元グラフェンリボンなどの微細な材料を作成した経験を利用して、チームはグラフェンの二次元に別の次元を追加し、バルクの多孔質グラフェン材料を作成することにしました。

さまざまなエアロゲルの製造に通常使用される溶媒材料を使用するテンプレート製造法の代わりに、中国の科学者らは凍結乾燥法を使用した。 液体フィラーとグラフェン粒子からなるクーロイド溶液を凍結乾燥することにより、所定の形状にほぼ完全に倣ったカーボンベースの多孔質スポンジを作成することができました。

「テンプレートを使用する必要はありません。私たちが作成する超軽量カーボン材料のサイズと形状は、コンテナの形状とサイズによってのみ決まります。」とチャオ教授は言います。コンテナの容積は数千立方センチメートルに達することもあります。」

得られたグラフェン エアロゲルは、非常に強力で弾性のある材料です。 自重の900倍の重さの油などの有機物を吸収することができます。 高速吸収。 1 グラムのエアロゲルは、わずか 1 秒間に 68.8 グラムの油を吸収するため、海洋油や石油製品の吸収剤として使用するには魅力的な材料となります。

グラフェン エアロゲルは、油吸収剤としての機能に加えて、エネルギー貯蔵システムでの使用、また一部の触媒としての使用の可能性を秘めています。 化学反応複雑な複合材料のフィラーとしても使用できます。

シート建材は、特定の寸法を持ったスラブであり、 異なる素材申請することで さまざまな技術。 シート材料は建築と産業の両方で使用されます。 仕上げ工事おお。 また、シート素材を使用して間仕切りを構築したり、デザイナーのさまざまなアイデアを具現化することもできます。 この建築材料を扱うのは特に難しいことではなく、正しく処理すれば確実に作業が行えます。 最小限の量実行中のゴミ 工事。 天井または壁へのシートの取り付けは、次の方法で行われます。 特殊な外装から作られています 金属プロファイルまたは 木の梁。 ファスナーはセルフタッピングネジを使用して作られています。 敷設 シート素材床の貼り付けは特殊な建築用接着剤を使用して行われます。

以下にシート建材の主な種類をご紹介します。

ウッドファイバー 皿)

ウッドファイバー 皿） または ハードボード- 影響を受けて圧縮される 高温おがくずや小さな木くずを使用して 特殊添加剤接着用。 添加剤は結合成分として機能しますが、その含有量は非常に少ないです。 この要因ファイバーボードは環境に優しい建築材料として分類されています。 繊維板は湿気の少ない部屋でも使用できる素材です。 では使用できません 濡れた場所。 床や壁の水平調整や家具の製造に最もよく使用されます。 シートの厚さは3.2～5mmです。

木集成板（合板）- 素材ベース ベニヤ板。 このタイプのシート材料の特徴は、ベニヤ層が互いに垂直に配置され、バインダー成分を導入してプレスすることによって接続されることです。 強度が高く、吸湿性にも優れた素材です。 家具の製造、壁や基礎の構築に使用されます。 床材。 合板の厚さは4～24mmです。

皿 指向性のある-フレーク (OSB)

皿 指向性のある-フレーク (OSB） - 追加のコンポーネントを導入して、プレスによって長さ150 mmまでの薄いチップから作られます。 成分は樹脂ですが、 ホウ酸、合成ワックス。 かなり耐久性の高いタイプのシート建材を指します。 演奏時に使用します 屋根工事、工事中 フレームパネル住宅。 1枚の厚みは9～10mm程度です。 OSB には、ワニス仕上げ、ラミネート仕上げ、さねはぎ仕上げの 3 つのタイプがあります。

石膏ボード シート)

石膏ボード シート）は最も一般的なシート材料であり、石膏をベースとし、両面にボール紙が貼り付けられています。 それは建設と個々の施設の仕上げの両方に使用されます。 シートの厚さは7～12mmです。 いくつかの種類があります 石膏ボードシート：耐湿耐火（GKLVO）、耐火（GKLO）、耐湿（GKLV）、普通（GKL）。 パーティションやパーティションの構築に最もよく使用されます。 吊り下げ構造物天井だけでなく、壁の水平調整にも使用できます。

石膏繊維 シート)

石膏繊維 シート) - 建設材料、これにはセルロース古紙を溶解した石膏が含まれます。 石膏ボードとは違う 強度の増加。 適用範囲: 乾式床スクリード、作成 内部パーティション, 吊り天井。 GVL は使いやすく、適用も簡単です 仕上げ。 シートの厚さは10～12.3mmです。

ガラスマグネシウム シート)

ガラスマグネシウム シート） - マグネシウムバインダーをベースとしたシート仕上げ材。 高強度、遮音性、弾性。 耐火シート材のことを指します。 仕上げに適しており、 機械加工。 湿気の多い部屋でフローリングの下地として使用されます。 表面材天井用、壁を水平にするとき、室内パーティションの設置用。

繊維板(MDF)

皿 木材繊維 と 平均 密度（またはMedium Density Fiberboardの略称） - 木材チップをプレス（乾式法）して作られます。 高圧そして温度。 として 接着剤組成物超硬樹脂を使用しております。 家具の仕上げや配置に使用します。 室内ドア、装飾仕上げとして。

皿 木質の-フレーク)

皿 木質の-フレーク） - 大型の木材チップから作られた材料で、プレスの影響下で接着剤で接合されています。 他のシート材に比べ加工が容易でコストも安い建材です。 室内装飾用のパネルはチップボードから作られています。 欠点は、インストール中に使用するのが非常に難しいことです。 ファスナー。 セルフタッピンねじおよびセルフタッピンねじのねじ込みが不十分です。

石膏パーティクルボード 皿)

石膏パーティクルボード 皿）は接着剤や樹脂を使わずに石膏を木チップでプレスして作られた丈夫な素材です。 セミドライ製法とは、水を加えてチップを全面に均一に塗布する製法です。 これは増やすために行われます 支持力デザイン。 GSPとは、環境に優しく安全な建築材料を指します。 シート密度は1250kg/m3です。 外装材に使用 内壁、天井、床、室内間仕切りの設置。 GSP の石膏と木材チップの組み合わせにより、材料に次のような特性が与えられます。 優れた遮音性(最大32-35 dB)、室内の水分交換、耐衝撃性、不燃性、高強度のバランスを維持します。 表側スラブは軽くて、 滑らかな表面。 シートの厚さは8〜12mmです。 区別する 次のタイプ GSP: 通常および耐湿性 (GSPV)。

SHG について詳しく読む: 石膏パーティクルボード（GSP）の用途・動作特性・特徴

セメント-フレーク 皿)

セメント-フレーク 皿）は、セメントと薄い木の削りくずを組み合わせて作られた、高強度で耐湿性の建築製品です。 追加の成分は、 有害な影響セメントの削りくず。 この素材は耐久性が高く、音も良く、 断熱特性。 リストされた要素により、建物の内側と外側の両方で壁被覆材としてスラブを使用することが可能になります。 さまざまな条件気候。 DSP は木材と同じように、扱いやすく、加工しやすいです。 確かに、後者とは異なり、DSP は昆虫、齧歯動物、真菌バクテリアの影響を受けません。 セメントは優れた耐火性を備えています。 また、木の削りくずは、霜や高温によるスラブのひび割れを防ぎます。

アクアパネル

アクアパネル- 耐湿性、シート、 複合材料、その基礎はセメント（アスベストを含まない）とメッシュファイバーグラスです。 添加剤として、鉱物充填剤、つまり「コア」として機能する微細な膨張粘土が使用されます。 ガラス繊維生地はパネルの表面全体に均一な層で配置されます。 建材のエッジは丸みを帯びた形状になっています。 アスベストや有機物を含まないため、環境に優しい製品です。 適用範囲 - 敷地内外の仕上げ作業（ファサード、外装材、パーティション）。 ボードは高い耐性を持っています 機械的ストレス空気湿度が高いため、動作中に変形することはありません。 材料は腐りにくいです。 アクアパネルのエッジはトリミングされ、エッジは強化されています。 シート材の厚みは12.5mmです。

アクアパネルについて詳しく読む: アクアパネルの用途、動作特徴、技術的特徴

アスベストダンボール（アスベストダンボール）- クリソライトアスベスト繊維をベースに、結合成分（デンプン）を加えて作られた建築材料。 このタイプのシート材料は、耐火性、断熱性、高品質を備えています。 機械的強度、耐アルカリ性、耐久性。 アスベスト段ボールのシートは、防火や断熱、機器や通信の接合部のシールに使用されます。 KAON-1、KAON-2の3種類があります。 一般的用途; KAP - スペーサー。 断熱表面に敷設する方法では、特別な作業スキルや特別な工具の使用は必要ありません。 シート材の厚さは種類により1.3～10mmとなります。

アスベストセメント 電気工学 ボード） - セメントをベースにしたシート材料。 耐久性のある板またはスラブです。 耐熱性、高耐電圧性を高めたシート材です。 ACEID によって次のように使用されます。 仕上げ材炉用、電気パネル、電気炉フェンスなどの製造用 つまり、高強度と高電圧保護が必要な場合です。 建物のファサードの仕上げや建設用パーティションの作成にも使用されます。 使用されます 防音材。 水をほとんど通さず、 電気。 のベースとして使用されます 電気機械るつぼの製造におけるおよび装置 誘導炉、アークシュート用のハウジング。 酢酸の厚さは 6 ～ 40 mm にすることができます。 カットするには専用工具が必要です。

アツェイドについて詳しく読む: アスベストセメントボード（Aceid）の性質と適用範囲

エナメル加工 ガラス (エマリット, ステマリット)

エナメル加工 ガラス (エマリット, ステマリット) - 攻撃的な環境（酸、アルカリ）に耐性のあるガラス、片面がエナメル塗料でコーティングされています。 染料 異なる色に適用されます ガラス面、その後硬化します。 製品には影響ありません 高湿度、摩耗（引っかき傷）に対する物理的耐性があり、機械的強度を備えています。 機能的またはガラスとして、ファサードおよびインテリアのガラスに非常に広く使用されています。 装飾要素。 建物の外装（屋内および屋外）に使用されます。 設備、家具、 壁パネル、全面ガラスのドア。 室内パーティションの設置。

エナメルガラスについて詳しく読む: ホーローガラス（ステマリット）

結論。この記事では、建設や修理に使用されるシート材料の主な種類と特徴を示し、また、その最大の用途の領域と上記の各種類の加工方法も示します。