ადამიანი თავის საქმიანობაში იყენებს სხვადასხვა ხარისხის ნივთიერებებს და მასალებს. და არ არის უმნიშვნელო მათი სიძლიერე და საიმედოობა. ამ სტატიაში განვიხილავთ ბუნებაში არსებულ ურთულეს და ხელოვნურად შექმნილ მასალებს.
საერთო სტანდარტი
მასალის სიმტკიცის დასადგენად გამოიყენება მოჰსის სკალა - სკალა მასალის სიხისტის შესაფასებლად მისი რეაქციით ნაკაწრზე. ერისკაცისთვის ყველაზე მძიმე მასალაა ბრილიანტი. გაგიკვირდებათ, მაგრამ ეს მინერალი მხოლოდ სადღაც მე-10 ადგილზეა ურთულესთა შორის. საშუალოდ, მასალა ითვლება ზემყარად, თუ მისი მნიშვნელობები 40 GPa-ზე მეტია. გარდა ამისა, მსოფლიოში უმძიმესი მასალის იდენტიფიცირებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მისი წარმოშობის ბუნებაც. ამავდროულად, სიმტკიცე და გამძლეობა ხშირად დამოკიდებულია მასზე გარე ფაქტორების ზემოქმედებაზე.
ყველაზე მძიმე მასალა დედამიწაზე
ამ განყოფილებაში ყურადღებას მივაქცევთ უჩვეულო კრისტალური სტრუქტურის მქონე ქიმიურ ნაერთებს, რომლებიც ბევრად უფრო მტკიცეა ვიდრე ბრილიანტი და შესაძლოა კარგად დაკაწრონ იგი. მოვიყვანოთტოპ 6 ყველაზე რთული ხელოვნური მასალა, დაწყებული ყველაზე ნაკლებად მყარით.
- ნახშირბადის ნიტრიდი - ბორი. თანამედროვე ქიმიის ამ მიღწევას აქვს სიძლიერის ინდექსი 76 GPa.
- გრაფენის აეროგელი (აეროგრაფი) ჰაერზე 7-ჯერ მსუბუქი მასალაა, რომელიც 90%-იანი შეკუმშვის შემდეგ აღადგენს ფორმას. საოცრად გამძლე მასალა, რომელსაც ასევე შეუძლია თავის წონაზე 900-ჯერ მეტი სითხე ან თუნდაც ზეთი შეიწოვოს. ამ მასალის გამოყენება იგეგმება ნავთობის დაღვრაზე.
- გრაფენი უნიკალური გამოგონებაა და ყველაზე გამძლე მასალაა სამყაროში. ცოტა მეტი მის შესახებ ქვემოთ.
- Carbin არის ალოტროპული ნახშირბადის წრფივი პოლიმერი, საიდანაც მზადდება სუპერ თხელი (1 ატომი) და სუპერ ძლიერი მილები. დიდი ხნის განმავლობაში, ვერავინ შეძლო 100 ატომზე მეტი სიგრძის ასეთი მილის აშენება. მაგრამ ვენის უნივერსიტეტის ავსტრიელმა მეცნიერებმა შეძლეს ამ ბარიერის გადალახვა. გარდა ამისა, თუ ადრე კარაბინი მცირე რაოდენობით სინთეზირებული იყო და ძალიან ძვირი ღირდა, დღეს მისი სინთეზირება ტონებშია შესაძლებელი. ეს ხსნის ახალ ჰორიზონტს კოსმოსური ტექნოლოგიებისთვის და მის ფარგლებს გარეთ.
- ელბორი (კინგსონგიტი, კუბონიტი, ბორაზონი) არის ნანოპროექტირებული ნაერთი, რომელიც დღეს ფართოდ გამოიყენება ლითონის დამუშავებაში. სიმტკიცე - 108 GPa.
ფულერიტი არის ყველაზე მძიმე მასალა დედამიწაზე, რომელიც დღეს ადამიანმა იცის. მისი სიძლიერე 310 GPa უზრუნველყოფილია იმით, რომ იგი შედგება არა ცალკეული ატომებისგან, არამედ მოლეკულებისგან. ეს კრისტალები ადვილად დაკაწრავს ალმასს კარაქის დანასავით
ადამიანის ხელების სასწაული
გრაფენი არის კაცობრიობის კიდევ ერთი გამოგონება, რომელიც დაფუძნებულია ნახშირბადის ალოტროპულ მოდიფიკაციაზე. ის ჰგავს თხელ ფენას ერთი ატომის სისქით, მაგრამ ფოლადზე 200-ჯერ ძლიერი, განსაკუთრებული მოქნილობით.
საუბარია გრაფენზე, ამბობენ, რომ მის გასახვრელად სპილო ფანქრის წვერზე უნდა დადგეს. ამავე დროს, მისი ელექტროგამტარობა 100-ჯერ აღემატება კომპიუტერული ჩიპების სილიკონს. ძალიან მალე ის დატოვებს ლაბორატორიებს და შევა ყოველდღიურ ცხოვრებაში მზის პანელების, მობილური ტელეფონების და თანამედროვე კომპიუტერული ჩიპების სახით.
ბუნების ანომალიების ორი ძალიან იშვიათი შედეგი
ბუნებაში არის ძალიან იშვიათი ნაერთები, რომლებსაც აქვთ წარმოუდგენელი ძალა.
- ბორის ნიტრიდი არის ნივთიერება, რომლის კრისტალებს აქვს სპეციფიკური ვურციტის ფორმა. დატვირთვების გამოყენებისას ბროლის გისოსებში ატომებს შორის კავშირები გადანაწილებულია, რაც ძალას 75%-ით ზრდის. სიხისტის ინდექსი არის 114 GPa. ეს ნივთიერება წარმოიქმნება ვულკანური ამოფრქვევის დროს, ის ბუნებით ძალიან მცირეა.
- Lonsdaleite (მთავარ ფოტოში) არის ალოტროპული ნახშირბადის ნაერთი. მასალა აღმოაჩინეს მეტეორიტის კრატერში და ვარაუდობენ, რომ აფეთქების პირობებში გრაფიტისგან წარმოიქმნა. სიხისტის ინდექსია 152 GPa. იშვიათად გვხვდება ბუნებაში.
ველური ბუნების საოცრება
ჩვენს პლანეტაზე ცოცხალ არსებებს შორის არიან ისეთებიც, რომლებსაც აქვთ რაღაც განსაკუთრებული.
- Caaerostris darwini-ის ვებ. ძაფი, რომელსაც დარვინის ობობა გამოსცემს, ფოლადზე ძლიერია დაკევლარზე რთული. ნასას მეცნიერებმა სწორედ ეს ქსელი მიიღეს კოსმოსური დამცავი სარჩელების შემუშავებაში.
- Clam კბილები ზღვის limpet - მათი ბოჭკოვანი სტრუქტურა ახლა შეისწავლის ბიონიკას. ისინი იმდენად ძლიერები არიან, რომ მოლუსკს საშუალებას აძლევენ ქვაში გადაზრდილი წყალმცენარეები გაწყვიტოს.
რკინის არყი
ბუნების კიდევ ერთი სასწაული შმიდტის არყია. მისი ხე ბიოლოგიური წარმოშობის უმძიმესი ბუნებრივი მასალაა. ის იზრდება შორეულ აღმოსავლეთში Kedrovaya Pad-ის ნაკრძალში და ჩამოთვლილია წითელ წიგნში. სიმტკიცე შედარებულია რკინასთან და თუჯთან. მაგრამ ის არ ექვემდებარება კოროზიას და დაშლას.
შმიდტის არყის ხის საყოველთაო გამოყენებას, რომელშიც ტყვიებიც კი ვერ შეაღწევს, ხელს უშლის მისი განსაკუთრებული იშვიათობა.
მეტალებიდან ყველაზე მყარი
ეს არის ლურჯ-თეთრი მეტალი - ქრომი. მაგრამ მისი სიძლიერე დამოკიდებულია მის სიწმინდეზე. ბუნებაში ის შეიცავს 0,02%-ს, რაც სულაც არ არის ასე მცირე. იგი მოპოვებულია სილიკატური ქანებისგან. დედამიწაზე ჩამოვარდნილი მეტეორიტები ასევე შეიცავს უამრავ ქრომს.
ეს არის კოროზიისადმი მდგრადი, სითბოს მდგრადი და ცეცხლგამძლე. ქრომი გვხვდება ბევრ შენადნობში (ქრომის ფოლადი, ნიქრომი), რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში და ანტიკოროზიულ დეკორატიულ საფარებში.
ერთად უფრო ძლიერები
ერთი ლითონი კარგია, მაგრამ ზოგიერთმა კომბინაციამ შეიძლება შენადნობის გასაოცარი თვისებები მისცეს.
ტიტანისა და ოქროს სუპერ ძლიერი შენადნობი ერთადერთი ძლიერი მასალაა, რომელიც დადასტურდა, რომ ბიოთავსებადია ცოცხალ ქსოვილებთან. ბეტა-Ti3Au შენადნობი იმდენად ძლიერია, რომნაღმტყორცნებით დაფქვა შეუძლებელია. დღეს უკვე ნათელია, რომ ეს არის სხვადასხვა იმპლანტების, ხელოვნური სახსრებისა და ძვლების მომავალი. გარდა ამისა, მისი გამოყენება შესაძლებელია ბურღვისთვის, სპორტულ აღჭურვილობასა და ჩვენი ცხოვრების ბევრ სხვა სფეროზე.
პალადიუმის, ვერცხლის და ზოგიერთი მეტალოიდის შენადნობას ასევე შეიძლება ჰქონდეს მსგავსი თვისებები. ამ პროექტზე დღეს კალტექის ინსტიტუტის მეცნიერები მუშაობენ.
მომავალი 20$-ად თითო სკინი
რა არის ყველაზე მძიმე მასალა, რომელსაც დღეს ქუჩაში შეუძლია იყიდოს? მხოლოდ 20 დოლარად შეგიძლიათ შეიძინოთ 6 მეტრი Braeön ლენტი. 2017 წლიდან ის იყიდება მწარმოებლის Dustin McWilliams-ისგან. ქიმიური შემადგენლობა და წარმოების მეთოდი მკაცრად დაცულია, მაგრამ მისი თვისებები გასაოცარია.
ნებისმიერი ნივთის დამაგრება შესაძლებელია ლენტით. ამისთვის დასამაგრ ნაწილებზე უნდა შემოიხვიოს, ჩვეულებრივი სანთებელით გაცხელდეს, პლასტმასის შემადგენლობას სასურველი ფორმა მივცეთ და ეგაა. გაციების შემდეგ სახსარი გაუძლებს 1 ტონას დატვირთვას.
როგორც მძიმე და რბილი
2017 წელს გაჩნდა ინფორმაცია საოცარი მასალის შექმნის შესახებ - ყველაზე რთული და ამავე დროს ყველაზე რბილი. ეს მეტამასალა გამოიგონეს მიჩიგანის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა. მათ შეძლეს ისწავლონ მასალის სტრუქტურის გაკონტროლება და სხვადასხვა თვისებების გამოვლენა.
მაგალითად, მანქანების შესაქმნელად მისი გამოყენებისას სხეული ხისტი იქნება მოძრაობისას და რბილი შეჯახებისას. სხეული შთანთქავს კონტაქტურ ენერგიას და იცავს მგზავრს.
