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、より詳細に検討してみると、 軽量素材もう少し詳しく学ぶと役に立ちます。
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、実用化の価値が疑わしいにもかかわらず、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続けてきました。 「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。 研究チームは、「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材料の作成経験を活かし、二次元のグラフェンに別の次元を加えて三次元の多孔質グラフェンを作成することにした。 新しい素材.
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、特定の化学反応の触媒、複雑な複合材料の充填剤として使用できる可能性があります。
世界で最も軽い素材 2014 年 1 月 8 日
現代テクノロジーの世界の最新の発展を追っているのであれば、この資料はあなたにとって大きなニュースではないでしょう。 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、2011 年に最軽量材料の座を失い、密度 0.9 mG/cm3 の金属微小格子材料にその座を譲りました。 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倍までの油などの有機物を高い吸収率で吸収します。 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、特定の化学反応の触媒、複雑な複合材料の充填剤として使用できる可能性があります。
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、そのうちの 10 件を見ていきます。 硬い材料世界中でダイヤモンドと比較してどれだけ硬いかを見てみましょう。 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。 亜酸化ホウ素には、 強度の増加 45GPaで。
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。
軽量で耐久性のある素材はアルミニウムと同様の重量ですが、窒化ホウ素ナノチューブの使用によりほぼ 25 倍の強度があります。
説明：
複合材料アルミニウムベース。 アルミニウムと同じくらい軽いですが、ほぼ 25 倍の強度があり、アルミニウムに匹敵します。 鋼鉄。 強化は窒化ホウ素ナノチューブを使用して行われます。窒化ホウ素ナノチューブは構造類似体です カーボンナノチューブ。 窒化ホウ素（ 化学式:BN) はホウ素と窒素の二元化合物です。 窒化ホウ素は、炭素と同様に、原子 1 個分の厚さのシートを形成し、それを円筒状に丸めてナノチューブを作成します。
窒化ホウ素ナノチューブ。 スケールバー – 1 マイクロメートル:
複合材の種類:
– ナノチューブ上に金属をスパッタリングすることによって作成されるナノ複合材料。
– 通常のアルミニウムのように見える薄いストリップですが、ナノ構造が埋め込まれています。 これらの構造の強度は鋼鉄の 50 倍です。
窒化ホウ素ナノチューブの利点:
– 真っ直ぐで弾力性があり、その位置を制御するのが容易で、均一な、したがってより耐久性のある素材の質感を実現します。
– カーボンナノチューブと比較して、より安定しています。 高温;
– 中性子線および紫外線を遮蔽するために使用できます。
– 圧電特性を持っており、生成することができます。 電荷伸びたとき。
– 窒化ホウ素は化学的に不活性であり、酸や溶液と弱く反応します。
素材の利点:
– で作られた装備 光を使って耐久性のある素材を使用すると、他の重要な品質を維持しながら軽量になります。
– 軽量で輸送時の燃料消費量の削減 耐久性のある材料の増加により、移動範囲と輸送物の量が増加します。
軽量で耐久性のある素材を使用できます。
– 航空機製造において。
– 機械工学。
– V 工事 程度は様々ですが困難。
– 生物医学などで
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。
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。 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。 この新素材は、防弾チョッキの製造に使用されるだけでなく、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、軽量のボディアーマー、戦車用のアーマー、耐久性のあるものを製造することが可能です。 建設資材。 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最も優れたものになります。 耐久性のある素材既知のものすべて。
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
最も耐久性があり、同時に 軽量素材私たちの宇宙はグラフェンです。 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。
