Katika shughuli zake, mtu hutumia sifa mbalimbali za dutu na nyenzo. Na sio muhimu ni nguvu na kuegemea kwao. Nyenzo ngumu zaidi katika asili na zile zilizoundwa kwa njia bandia zitajadiliwa katika makala haya.
Kawaida
Ili kubainisha uimara wa nyenzo, mizani ya Mohs inatumika - mizani ya kutathmini ugumu wa nyenzo kwa kuguswa kwake na mikwaruzo. Kwa walei, nyenzo ngumu zaidi ni almasi. Utashangaa, lakini madini haya ni mahali fulani tu katika nafasi ya 10 kati ya ngumu zaidi. Kwa wastani, nyenzo inachukuliwa kuwa ngumu zaidi ikiwa maadili yake ni zaidi ya 40 GPa. Kwa kuongeza, wakati wa kutambua nyenzo ngumu zaidi duniani, asili ya asili yake inapaswa pia kuzingatiwa. Wakati huo huo, nguvu na uimara mara nyingi hutegemea athari ya mambo ya nje juu yake.
Nyenzo ngumu zaidi Duniani
Katika sehemu hii, tutazingatia misombo ya kemikali yenye muundo usio wa kawaida wa fuwele, ambayo ina nguvu zaidi kuliko almasi na inaweza kuikwaruza. Hebu kuletanyenzo 6 bora zaidi zilizotengenezwa na binadamu, kuanzia na zisizo ngumu zaidi.
- Nitridi ya kaboni - boroni. Mafanikio haya ya kemia ya kisasa yana kiashiria cha nguvu cha 76 GPa.
- Graphene airgel (aerographene) ni nyenzo nyepesi mara 7 kuliko hewa, ambayo hurejesha umbo lake baada ya mgandamizo wa 90%. Nyenzo ya kushangaza ya kudumu ambayo inaweza pia kunyonya mara 900 uzito wake katika kioevu au hata mafuta. Nyenzo hii imepangwa kutumika katika kumwaga mafuta.
- Graphene ni uvumbuzi wa kipekee na nyenzo inayodumu zaidi ulimwenguni. Zaidi kidogo kumhusu hapa chini.
- Carbin ni polima laini ya kaboni allotropiki, ambapo mirija nyembamba sana (atomi 1) na mirija yenye nguvu zaidi hutengenezwa. Kwa muda mrefu, hakuna mtu aliyeweza kujenga bomba kama hilo na urefu wa atomi zaidi ya 100. Lakini wanasayansi wa Austria kutoka Chuo Kikuu cha Vienna waliweza kushinda kizuizi hiki. Kwa kuongeza, ikiwa carbine ya awali ilitengenezwa kwa kiasi kidogo na ilikuwa ghali sana, leo inawezekana kuunganisha kwa tani. Hii itafungua upeo mpya wa teknolojia ya anga na zaidi.
- Elbor (kingsongite, cubonite, borazone) ni mchanganyiko uliobuniwa nanodesign ambao unatumika sana leo katika uchakataji wa chuma. Ugumu - 108 GPa.
Fullerite ndiyo nyenzo ngumu zaidi Duniani inayojulikana na mwanadamu leo. Nguvu yake ya 310 GPa inahakikishwa na ukweli kwamba haijumuishi atomi za kibinafsi, lakini za molekuli. Fuwele hizi zitakwaruza almasi kwa urahisi kama kisu cha siagi
Muujiza wa mikono ya mwanadamu
Graphene ni uvumbuzi mwingine wa wanadamu kulingana na marekebisho ya allotropiki ya kaboni. Inaonekana kama filamu nyembamba nene ya atomi moja, lakini yenye nguvu mara 200 kuliko chuma, na kunyumbulika kwa kipekee.
Ni kuhusu graphene ambapo wanasema kwamba ili kuitoboa, tembo lazima asimame kwenye ncha ya penseli. Wakati huo huo, conductivity yake ya umeme ni mara 100 zaidi kuliko silicon ya chips za kompyuta. Hivi karibuni, itaondoka kwenye maabara na kuingia katika maisha ya kila siku katika mfumo wa paneli za jua, simu za rununu na chip za kisasa za kompyuta.
matokeo mawili adimu sana ya hitilafu asilia
Katika asili, kuna misombo adimu sana ambayo ina nguvu ya ajabu.
- Boroni nitridi ni dutu ambayo fuwele zake zina umbo mahususi wa wurtzite. Kwa matumizi ya mizigo, viunganisho kati ya atomi kwenye kimiani ya kioo husambazwa tena, na kuongeza nguvu kwa 75%. Fahirisi ya ugumu ni 114 GPa. Dutu hii hutengenezwa wakati wa milipuko ya volcano, ni ndogo sana kimaumbile.
- Lonsdaleite (kwenye picha kuu) ni mchanganyiko wa kaboni allotropiki. Nyenzo hiyo ilipatikana katika kreta ya meteorite na inadhaniwa kuwa iliundwa kutoka kwa grafiti chini ya hali ya mlipuko. Fahirisi ya ugumu ni 152 GPa. Haipatikani katika maumbile.
Maajabu ya wanyamapori
Miongoni mwa viumbe hai katika sayari yetu, kuna wale ambao wana kitu cha pekee sana.
- Mtandao wa Caaerostris darwini. Uzi ambao buibui wa Darwin hutoa ni nguvu zaidi kuliko chuma nangumu kuliko kevlar. Ni mtandao huu ambao wanasayansi wa NASA walianza kutumika katika utengenezaji wa suti za kulinda anga.
- Meno ya Clam Limpet ya bahari - muundo wao wa nyuzi sasa unachunguzwa na bionics. Wana nguvu sana hivi kwamba wanaruhusu moluska kung'oa mwani ambao umekua kwenye jiwe.
Birch ya chuma
Muujiza mwingine wa asili ni birch ya Schmidt. Mbao zake ni nyenzo ngumu zaidi ya asili ya kibaolojia. Inakua Mashariki ya Mbali katika Hifadhi ya Mazingira ya Pedi ya Kedrovaya na imeorodheshwa katika Kitabu Nyekundu. Nguvu inalinganishwa na chuma na chuma cha kutupwa. Lakini si chini ya kutu na kuoza.
Matumizi ya kila mahali ya miti aina ya Schmidt birch, ambayo hata risasi haziwezi kupenya, yanazuiwa na uchache wake wa kipekee.
Metali ngumu zaidi
Hii ni chuma cha bluu-nyeupe - chrome. Lakini nguvu yake inategemea usafi wake. Kwa asili, ina 0.02%, ambayo sio ndogo sana. Imetolewa kutoka kwa miamba ya silicate. Vimondo vinavyoanguka Duniani pia vina chromium nyingi.
Inastahimili kutu, inastahimili joto na inakinza. Chromium hupatikana katika aloi nyingi (chuma cha chromium, nichrome) ambazo hutumika sana viwandani na katika mipako ya mapambo ya kuzuia kutu.
Ina nguvu pamoja
Chuma moja ni nzuri, lakini michanganyiko mingine inaweza kutoa aloi sifa ya kushangaza.
Aloi yenye nguvu zaidi ya titani na dhahabu ndiyo nyenzo dhabiti pekee ambayo imethibitisha kuwa inaweza kuendana na tishu hai. Aloi ya beta-Ti3Au ina nguvu sana hivi kwamba ikohaiwezekani kusaga kwenye chokaa. Tayari ni wazi leo kwamba hii ni siku zijazo za implants mbalimbali, viungo vya bandia na mifupa. Aidha, inaweza kutumika kwa uchimbaji visima, vifaa vya michezo na maeneo mengine mengi ya maisha yetu.
Aloi ya paladiamu, fedha na baadhi ya madini ya metali pia yanaweza kuwa na sifa zinazofanana. Wanasayansi kutoka Taasisi ya C altech wanafanyia kazi mradi huu leo.
Yajayo katika $20 a skein
Ni nyenzo gani ngumu zaidi ambayo mtu yeyote mtaani anaweza kununua leo? Kwa $20 pekee, unaweza kununua mita 6 za mkanda wa Braeön. Tangu 2017, imekuwa ikiuzwa kutoka kwa mtengenezaji Dustin McWilliams. Muundo wa kemikali na njia ya uzalishaji huwekwa katika hali ya kuaminiwa sana, lakini sifa zake ni za kushangaza.
Chochote kinaweza kufungwa kwa mkanda. Ili kufanya hivyo, ni lazima imefungwa kwenye sehemu za kufungwa, moto na nyepesi ya kawaida, utungaji wa plastiki lazima upewe sura inayotaka na hiyo ndiyo. Baada ya kupoa, kiungo kitastahimili mzigo wa tani 1.
Zote ngumu na laini
Mnamo 2017, taarifa zilionekana kuhusu kuundwa kwa nyenzo ya kushangaza - ngumu na laini zaidi kwa wakati mmoja. Metamaterial hii ilizuliwa na wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Michigan. Waliweza kujifunza jinsi ya kudhibiti muundo wa nyenzo na kuifanya ionyeshe sifa mbalimbali.
Kwa mfano, unapoitumia kuunda magari, mwili utakuwa dhabiti unaposogea na laini unapogongana. Mwili huchukua nishati ya mguso na kumlinda abiria.
