Kergeim ja tugevam metall. Kõige kõvem sulam. Kelle poolt ja millal avati
Titaani avastasid 18. sajandi lõpus sõltumatud teadlased Inglismaalt ja Saksamaalt. Elementide perioodilisustabelis D.I. Mendelejev asus 4. rühmas aatomnumbriga 22. Teadlased ei näinud titaanil üsna pikka aega mingeid väljavaateid, kuna see oli väga habras. Kuid 1925. aastal suutsid Hollandi teadlased I. de Boer ja A. Van Arkel laboris saada puhast titaani, mis sai tõeliseks läbimurdeks kõigis tööstusharudes.
Titaani omadused
Puhas titaan on osutunud uskumatult tehnoloogiliseks. Sellel on plastilisus, madal tihedus, kõrge eritugevus, korrosioonikindlus, samuti tugevus kokkupuutel kõrgete temperatuuridega. Titaan on kaks korda tugevam kui teras ja kuus korda tugevam. Ülehelikiirusega lennunduses on titaan asendamatu. Tõepoolest, 20 km kõrgusel arendab see kiirust, mis ületab helikiirust kolm korda. Sellisel juhul kuumutatakse õhusõiduki kere temperatuur kuni 300 ° C. Ainult titaanisulamid suudavad sellistele tingimustele vastu pidada.
Titaanilaastud on tuleohtlikud ja titaanitolm võib tavaliselt plahvatada. Plahvatuse korral võib leekpunkt tõusta 400 ° C-ni.
Planeedi kõige vastupidavam
Titaan on nii kerge ja vastupidav, et selle sulameid kasutatakse õhusõidukite kere ja allveelaevad, soomukid ja tankide soomused, samuti kasutatakse tuumatehnoloogias. Selle metalli teine \u200b\u200btähelepanuväärne omadus on selle passiivne mõju elavatele kudedele. Ainult osteoproteesid. Mõningaid titaaniühendeid kasutatakse poolvääriskivide ja ehete valmistamiseks.
Keemiatööstus on pööranud tähelepanu ka titaanile. Paljudes söövitavates keskkondades metall ei korrodeeru. Titaandioksiidi kasutatakse valge värvi tootmiseks, plasti ja paberi tootmiseks ning toidu lisaainena E171.
Metallide kõvaduse skaalal on titaan plaatinametallide ja volframi järel teisel kohal.
Jaotus ja varud
Titaan on üsna tavaline metall. Selles näitajas on ta kümnendal kohal. Maapõues on umbes 0,57% titaani. Praegu teavad teadlased üle saja metalli sisaldavat mineraali. Selle hoiused on hajutatud peaaegu kogu maailmas. Titaani kaevandatakse Hiinas, Lõuna-Aafrikas, Venemaal, Ukrainas, Indias ja Jaapanis.
Edusammud
Juba mitu aastat on teadlased uurinud uut metalli, mida on nimetatud vedelaks metalliks. See leiutis tähistab planeedi uue vastupidavama metalli pealkirja. Kuid seda pole veel tahkel kujul saadud.
Sõna "metall" mainimisel joonistab igaüks oma kujutluses kindlasti kõva, vastupidava ja ülitugeva rauast lehe, mida ei saa lihtsalt painutada ega murda. Kuid metallid on väga erinevad. Ja kui te ei tea, milline metall on kõige vastupidavam maailmas, siis anname teile usaldusväärse vastuse ja räägime teile sellisest metallist. See on hõbevalge materjal, mida nimetatakse titaaniks.
Kes ja millal selle avas?
Selle metalli avastamise kallal töötasid korraga kaks teadlast - inglane W. Gregory ja sakslane M. Claptor. Nad avastasid selle elemendi XVIII sajandi lõpul, kuid kuueaastase vahega. Titaan ilmus perioodilisustabelis kahekümne teise seerianumbri all kohe pärast seda, kui teadlased avastasid metalli. Kuid kõrge habrasuse tõttu ei kasutatud titaani pikka aega. Ja 1925. aastal. Hollandi füüsikud tegid tõelise avastuse, tuues esile puhtaima titaani, mis ühendab palju eeliseid. Metalli hakkas eristama kõrge valmistatavus, suurepärane eritugevus, vastupidavus korrosioonile ja uskumatu tugevus kõrge temperatuuri tingimustes.
Titaani peamised omadused
Maailma kõige vastupidavam metall, mille loodi teadlased 1925. aastal, on uskumatult plastne, mis võimaldab teil sellest luua lehti, vardasid, paelu, torusid, traate ja fooliumi. Titaan on kõvaduselt neli korda raskem kui raud ja vask ning titaan on selles parameetris 12 korda raskem kui alumiinium. Titaantooted säilitavad oma tugevuse ka kõrge temperatuuri korral. Titaanddetailid suudavad ülisuurte koormuste mõjul pikka aega töötada.
Samuti on maa kõige vastupidavamal metallil suurepärased korrosioonivastased omadused. Näiteks pole merevette pandud titaanplaat roostetanud kümme aastat. Elektriinseneridel ja raadioelektroonikal on selle metalli vastu suurem huvi - ja seda kõike seetõttu, et maailma tugevaimal metallil on märkimisväärne elektritakistus ja seda eristatakse mittemagnetiliste omaduste poolest.
Miks nimetati seda metalli titaaniks?
Selle nime päritolul on kaks versiooni. Ühe neist arvatakse, et hõbevalge metall sai nime germaani mütoloogiast tuntud Titania haldjakuninganna järgi. Ja kõik sellepärast, et materjal on lisaks suurele tugevusele ka uskumatult kerge. Teise versiooni järgi on metall nimetatud jumalanna Gaia vägevate laste - titaanide - järgi. Kumb neist versioonidest on usutavam, on raske hinnata, kuid võib märkida, et igaüks neist on imeline ja on koht, kus olla.
Titaani pealekandmine
Hõbemetalli kasutamine on üsna laialt levinud. Seda kasutatakse sõjatööstuses (rakettide ehitamine, lennuk, allveelaevade kered jms), meditsiin (proteesimine), autotööstus, põllumajandustööstus, tootmine mobiiltelefonid ja ehete tootmine.
Veel kergem ja vastupidavam
Üsna hiljuti teatasid Kalifornia teadlased kogu maailmale, et on avastanud kõige kergema ja tugevama metalli. See on vedel metall, mis on valmistatud grafeenoksiidi ja lüofiliseeritud süsiniku segust. Vedel metall on juba spetsialistide poolt kõrgeid hindeid saanud ja on ennast tõestanud ideaalse materjalina valamiseks ja roostevabast terasest.
Uus metall on nii kerge, et lille kroonlehed suudavad seda kinni hoida. Nagu teate, eristab grafeeni mitte ainult kergus ja kõrge tugevus, vaid ka suurepärane paindlikkus. Seetõttu tegelevad teadlased tänapäeval arengutega ultrakergete materjalide loomise suunas ja võib-olla ilmub lähitulevikus inimkonna ette veelgi ainulaadsemaid materjale.
Täna heidame pilgu maailma tugevamatele metallidele ja arutame nende omadusi. Ja avab titaani "tugevuse hinnangu".
Pole kõige vastupidavam?
Metalli nimi pärineb väidetavalt Vana-Kreeka kangelase Titani nimest. Seetõttu seostame seda metalli võitmatusega. Paljud peavad titaani maailma kõige kõvemaks metalliks. Kuid tegelikult pole see kaugeltki nii.
Puhas titaan saadi esmakordselt 1925. aastal. Uut materjali märgati kohe paljude omaduste tõttu. Titaani hakati tööstusvaldkonnas väga aktiivselt kasutama.
Täna on titaan seas 10. kohal looduslikud metallid levimuse järgi. See sisaldab maapõues umbes 700 miljonit tonni. St praegusest toorainest jätkub veel 150 aastaks.
Titaanil on suurepärased omadused. See on kerge ja vastupidav metall, mis on korrosioonikindel. Seda on lihtne kuumtöödelda ja sellel on lai valik rakendusi. See suhtleb perioodilise tabeli muude elementidega ainult kuumutamisel. Looduslikult leidub seda rutiili- ja ilmeniidimaagides. Puhas titaan saadakse maagi paagutamisel klooriga.
Ta suudab vastu pidada tohututele koormustele. Metalli eristab kõrge tugevus ja vastupidavus löögile. Seda kasutatakse sõidukite, rakettide ja isegi allveelaevade valmistamiseks. Titaan talub rõhujõudu ka suurel sügavusel.
See on populaarne ka meditsiinitööstuses. Sellel põhinevad proteesid ei suhtle kehakudedega ega allu korrosioonile. Kuid aastate pärast hakkab see kuluma, mistõttu on protees vaja asendada uuega.
Uued arengud
2016. aastal leidsid teadlased viisi titaani omaduste parandamiseks ja selle veelgi vastupidavamaks muutmiseks. Uuringute peamine eesmärk on leida vastupidavam materjal, mis ühilduks kehakudedega. Ja siis meenusid neile kuld, mida on aastaid kasutatud proteesimisel.
Pärast mitut katset leida ideaalne koostise suhe on titaani ja kulla sulam osutunud uskumatult tugevaks. 4 korda tugevam kui teised tänapäeval proteesimisel kasutatavad metallid.
Tantaal
Üks vastupidavamaid metalle. Nime sai Vana-Kreeka jumal Tantalus, kes vihastas Zeusi ja heideti põrgusse. Sellel on hõbevalge värv ja sinakas varjund. See on graniidile ja leeliselisele magmale iseloomulik element. Seda kaevandatakse koltanimineraalist, mille suurimad leiukohad asuvad Brasiilias ja Aafrikas.
See avati juba 1802. aastal. Siis peeti seda omamoodi Columbiaks, kuid hiljem jõuti - need on kaks erinevat metalli, millel on sarnased omadused. Puhas tantaal saadi alles 100 aastat hiljem. Selle maksumus on tänapäeval üsna kõrge - 150 dollarit 1 kg metalli kohta.
Tantaal on üsna suure tihedusega tulekindel metall. See on keemiliselt stabiilne, kuna see ei lahustu lahjendatud hapetes. Pulbri kujul põleb tantaal õhus hästi. Seda kasutatakse vaakumahjudes elektrolüütkondensaatorite, kütteseadmete tootmiseks. Tantaali kondensaatorid pikemaks eluks elektroonilised süsteemid kuni 10-12-aastased. Tähelepanuväärne on asjaolu, et isegi juveliirid on sellele kasutamist leidnud - nad asendavad sellega plaatina.
Metallide tugevuskatsed on näidanud, et tantaali ja volframi sulamil on peaaegu sada protsenti tugevust.
Osmium on kõige ...
Osmium on veel üks uskumatult vastupidav metall. See on lisatud ka kõige haruldasemate ja kallimate nimekirja. Maapõue koosseisus on seda vähe. Viitab hajutatud, see tähendab, et tal pole oma hoiuseid. Seetõttu kaasnevad selle väljavõtmisega tohutud raskused.
Osmium kuulub plaatina metallide rühma. Selle hind on umbes 10 000 dollarit grammi kohta. Hinna poolest on see kunstlikust Californiast teisel kohal. See koosneb mitmest isotoopist, mida on uskumatult raske eraldada. Kõige populaarsem on isotoob osmium-187. Selle hind 1 grammi kohta ulatub 200 000 dollarini!
Osmium omab metallide tiheduse rekordit. Lisaks ta on ülitugev metall... Osmiumi sisaldavad sulamid omandavad korrosioonikindluse, muutuvad tugevamaks ja vastupidavamaks. Metalli kasutatakse ka puhtal kujul, näiteks kallite täitesulepeade valmistamiseks, mis praktiliselt aastaid ei kulu ja ei kirjuta.
Kroom
Kroom, koobalt ja volfram on teadusele teada olnud alates 1913. aastast ning need on ühendatud üldnimetuse all - stelliidid. Nad jäävad kõvaks ka temperatuuril 600 kraadi.
Põhimõtteliselt leidub seda metalli Maa sügavates kihtides. Seda leidub ka kivimeteoriitides, mida peetakse meie mantli analoogideks. Tööstuslikku väärtust omavad ainult kroomitud spinellid. Paljud mineraalid, mis sisaldavad kroomi, on täiesti kasutud. Kõige puhtam kroom saadakse kontsentreeritud elektrolüüsil vesilahused või kroomsulfaadi elektrolüüs.
Metall koos terasega suurendab oluliselt selle tugevust ja lisab ka oksüdatsioonikindlust. See parandab terase omadusi, kuid ei vähenda selle plastsust.
Ruteenium
Kuulub plaatinarühma ja kuulub väärismetallide hulka. Kuid nende loendist peetakse ruteeniumit kõige vähem õilsaks ... Selle avastas teadlane Karl-Ernst Klaus 1844. aastal. On märkimisväärne, et professor nuusutas ja maitses pidevalt oma uurimistöö tulemusi. Kord sai ta isegi ühe ruteeniumist avastatud ühendi maitsmise ajal suus põletushaava.
Selle maailmavarud on täna umbes 5000 tonni. Ruteenium pikka aega uurige, kuid paljud selle omadused on endiselt teadmata. Probleem on selles, et ruteeniumi täielikku puhastamist pole veel leitud. Tooraine saastumine muudab selle omaduste uurimise keeruliseks. Arstid on aga kindlad, et metalli kasutamine igapäevaelus võib suurendada haigestumist elanikkonna seas. Seetõttu põhjustas ruteenium-106 isotoopi eraldumine Uuralites ajakirjanduses sellise resonantsi. Lõppude lõpuks on ruteenium-106 radioaktiivsete omadustega.
Pealegi ületas selle maksumus 2017. aastal ootamatult kõik plaatinametallid.
Iriidium on kõige vastupidavam metall
Just iriidiumi eristab kõrgeim tugevus. Jah, see jääb tiheduse poolest alla osmiumile, kuid sellel on kõrgeim tugevustegur. Seda nimetatakse ka kõige haruldasemaks metalliks, kuid tegelikult on astatiini sisaldus maapõues veelgi väiksem.
Iriidiumi uuriti väga hoolikalt. 70 aasta pärast on selle peamised omadused - uskumatu tugevus ja vastupidavus korrosioonile - muutunud tuntuks kogu maailmas. Täna kasutatakse seda erinevates tööstusharudes. Lõviosa metalli ärakasutamine keemiatööstus... Ülejäänud on jagatud paljudeks muudeks valdkondadeks, sealhulgas meditsiin ja ehted. Iridium ühendatakse plaatinaga, et luua kvaliteetseid ja väga vastupidavaid ehteid.
Alates lapsepõlvest teame, et kõige vastupidavam metall on teras. Kogu raud, mida me temaga seostame.
Raudmees, rauaproua, terasest tegelane. Nende lausete ütlemisel mõtleme uskumatut tugevust, tugevust, kõvadust.
Pikka aega oli teras tootmises ja relvastuses peamine materjal. Kuid teras pole metall. Täpsemalt öeldes pole see täiesti puhas metall. Seda süsiniku puhul, mis sisaldab muid metallilisi lisandeid. Kasutades lisaaineid, s.t. selle omadusi muuta. Pärast seda töödeldakse. Terasetootmine on terve teadus.
Tugevaim metall saadakse sobivate põhisulamite viimisel terasesse. See võib olla kroom, mis annab ka kuumakindluse, nikkel, mis muudab terase kõvaks ja elastseks jne.
Mõnes piirkonnas hakkas teras asendama alumiiniumi. Aeg möödus, kiirus kasvas. Ka alumiinium ei pidanud seda vastu. Pidin pöörduma titaani poole.
Jah, titaan on kõige vastupidavam metall. Terase kõrgtugevusomaduste saamiseks lisati sellele titaan.
See avastati 18. sajandil. Selle habrasuse tõttu oli seda võimatu rakendada. Aja jooksul, olles saanud puhta titaani, tundsid insenerid ja disainerid huvi selle kõrge eritugevuse, väikese tiheduse, korrosioonikindluse ja kõrgete temperatuuride vastu. Selle füüsiline tugevus on mitu korda suurem kui raual.
Insenerid hakkasid titaani lisama terasele. Tulemuseks on kõige vastupidavam metall, mis on leidnud rakendust ülikõrgel temperatuuril. Sel ajal ei suutnud ükski teine \u200b\u200bsulam neile vastu pidada.
Kui kujutate ette lennukit, mis lendab kolm korda kiiremini, kui võite ette kujutada, siis kuidas ümbrismetall kuumeneb. Lennuki naha plekk kuumeneb sellistes tingimustes kuni + 3000C.
Tänapäeval kasutatakse titaani piiramatult kõigis tootmisvaldkondades. Need on meditsiin, lennukite ehitus, laevade tootmine.
Kõigi tõendite põhjal võime öelda, et lähitulevikus peab titaan liikuma.
Ameerika Ühendriikide teadlased avastasid Texases Austinis asuvatest laboritest Austinis kõige õhema ja vastupidavama materjali kogu Maa peal. Nad kutsusid seda - grafeeniks.
Kujutage ette ühe plaadi paksust plaati. Kuid selline plaat on teemandist tugevam ja sada korda elektrivoolu paremini juhtiv kui arvuti ränikiibid.
Grafeen on kahjustavate omadustega materjal. Ta lahkub peagi laboritest ja võtab õigustatult koha universumi kõige vastupidavamate materjalide seas.
On isegi võimatu ette kujutada, et mõne grammi grafeeni piisaks jalgpalliväljaku katmiseks. See on metall. Sellisest materjalist torusid saab käsitsi asetada ilma tõste- ja transpordimehhanisme kasutamata.
Grafeen, nagu teemant, on kõige puhtam süsinik. Selle paindlikkus on hämmastav. Selline materjal paindub kergesti, voldib ideaalselt ja rullub ideaalselt kokku.
Puutetundlike ekraanide tootjad on juba hakanud seda lähemalt uurima, päikesepaneelid, mobiiltelefonid ja lõpuks ülikiired arvutikiibid.
Meie ümbritsev maailm on täis veel palju saladusi, kuid isegi nähtused ja ained, mida teadlased juba ammu teavad, ei lakka kunagi hämmastamast ja rõõmustamast. Imetleme erksaid värve, naudime maitseid ja kasutame igasuguste ainete omadusi, mis muudavad meie elu mugavamaks, turvalisemaks ja nauditavamaks. Kõige usaldusväärsemate ja tugevamate materjalide otsimisel on inimene teinud palju põnevaid avastusi ja siin on valik vaid 25 sellisest ainulaadsest ühendist!
25. Teemandid
Kui mitte kõik, siis teavad peaaegu kõik kindlalt. Teemandid pole mitte ainult ühed austatud auvääriskivid, vaid ka ühed kõige kõvemad mineraalid Maa peal. Mohsi skaalal (kõvaduse skaala, milles hinnangu annab mineraali reaktsioon kriimustamisele) on teemant loetletud 10. real. Skaalal on kokku 10 positsiooni ja kümnes on viimane ja kõige raskem aste. Teemandid on nii kõvad, et ainult teised teemandid saavad neid kriimustada.
24. Liigi Caerostris darwini ämbliku võrkude püüdmine
Foto: pixabay
Uskuge või mitte, aga Caerostris darwini ämblikuvõrk (või Darwini ämblik) on terasest tugevam ja Kevlarist kõvem. Seda veebi tunnistati maailma kõige raskemaks bioloogiliseks materjaliks, kuigi nüüd on sellel potentsiaalne konkurent, kuid andmeid pole veel kinnitatud. Ämblikkiudu testiti selliste omaduste osas nagu purunev deformatsioon, löögitugevus, tõmbetugevus ja Youngi moodul (materjali omadus seista vastu venitamisele, kokkupressimisele elastse deformatsiooni korral) ning kõigi nende näitajate puhul näitas ämblikuvõrk hämmastaval viisil. Lisaks on Darwini ämblikuvõrk uskumatult kerge. Näiteks kui mähkime oma planeedi Caerostris darwini kiudainetega, on nii pika niidi kaal vaid 500 grammi. Nii pikki võrke pole, kuid teoreetilised arvutused on lihtsalt hämmastavad!
23. Airbrush
Foto: BrokenSphere
See sünteetiline vaht on üks kergemaid kiulisi materjale maailmas ja on süsiniktorude võrk, mille läbimõõt on vaid paar mikronit. Airbrush on 75 korda kergem kui polüstüreen, kuid samas palju tugevam ja paindlikum. Selle saab kokku suruda algsest välimusest 30 korda väiksemaks, kahjustamata selle ülimalt elastset struktuuri. Tänu sellele omadusele suudab õhkpuhastatud vaht taluda 40 000-kordse oma kaalu koormust.
22. Pallaadium metallklaas
Foto: pixabay
Arenenud on California Tehnoloogiainstituudi ja Berkeley Labi teadlaste meeskond uut liiki metallklaas, mis ühendab endas peaaegu täiusliku tugevuse ja plastsuse kombinatsiooni. Uue materjali ainulaadsuse põhjus peitub selles, et selle keemiline struktuur varjab edukalt olemasolevate klaasjate materjalide haprust ja säilitab samal ajal kõrge vastupidavusläve, mis lõpuks suurendab oluliselt selle sünteetilise struktuuri väsimustugevust.
21. Volframkarbiid
Foto: pixabay
Volframkarbiid on uskumatu kõva materjalkõrge kulumiskindlusega. AT teatud tingimustel seda ühendit peetakse väga habras, kuid suure koormuse korral on sellel ainulaadsed plastilised omadused, mis avalduvad libisevate ribade kujul. Tänu kõigile neile omadustele kasutatakse volframkarbiidi soomustläbistavate näpunäidete ja mitmesuguste seadmete, sealhulgas igasuguste lõikurite, abrasiivketaste, puuride, lõikurite, puuriterade ja muude lõikeriistade valmistamiseks.
20. Ränikarbiid
Foto: Tiia Monto
Ränikarbiid on üks peamisi materjale, mida kasutatakse lahingutankide tootmisel. Seda ühendit, mis on tuntud oma madala hinna, silmapaistva infusioonivõime ja kõrge kõvaduse poolest, kasutatakse sageli seadmete või seadmete valmistamiseks, mis peavad painduma kuulidega, lõikama või lihvima muid vastupidavaid materjale. Ränikarbiid teeb suurepäraseid abrasiive, pooljuhte ja isegi teemante jäljendavaid ehteid.
19. Kuupboorboornitriid
Foto: wikimedia commons
Kuupmeetri boornitriid on superkõva materjal, mille kõvadus on sarnane teemandiga, kuid sellel on ka mitmeid eristavaid eeliseid - kõrge temperatuurikindlus ja keemiline vastupidavus. Kuupmeetri boornitriid ei lahustu rauas ja niklis isegi kõrgete temperatuuride mõjul, samas kui teemant satub samades tingimustes keemilistesse reaktsioonidesse üsna kiiresti. Tegelikult on see kasulik tööstuslike lihvimisvahendite jaoks.
18. Eriti suure molekulmassiga suure tihedusega polüetüleen (UHMWPE), kiudained "Dyneema"
Foto: Justsail
Suure elastsusmooduliga polüetüleenil on äärmiselt kõrge kulumiskindlus, madal hõõrdetegur ja kõrge purunemiskindlus (töökindlus madalal temperatuuril). Täna peetakse seda maailma kõige vastupidavamaks kiuks. Selle polüetüleeni kõige hämmastavam on see, et see on veest kergem ja suudab samal ajal kuulid peatada! Dyneemi kaablid ja trossid ei vaju vette, ei vaja määrimist ega muuda märjalt nende omadusi, mis on laevaehituse jaoks väga oluline.
17. Titaanisulamid
Foto: Alkeemik-hp (pse-mendelejew.de)
Titaanisulamid on uskumatult elastsed ja neil on hämmastav tõmbetugevus. Lisaks on neil kõrge kuumakindlus ja korrosioonikindlus, mis muudab need äärmiselt kasulikuks sellistes valdkondades nagu õhusõidukid, raketid, laevaehitus, keemia-, toidu- ja transporditehnika.
16. Vedelmetalli sulam
Foto: pixabay
See materjal on välja töötatud 2003. aastal California Tehnoloogiainstituudi poolt ning on tuntud oma tugevuse ja vastupidavuse poolest. Ühendi nimi on seotud millegi habras ja vedelikuga, kuid toatemperatuuril on see tegelikult ebatavaliselt kõva, kulumiskindel, ei karda korrosiooni ja kuumutamisel muundub nagu termoplast. Senised peamised kasutusvaldkonnad on kellad, golfikepid ja mobiiltelefonide kaaned (Vertu, iPhone).
15. Nanotselluloos
Foto: pixabay
Nanotselluloos on isoleeritud puitkiust ja on uut tüüpi puitmaterjal, mis on isegi terasest tugevam! Lisaks on nanotselluloos ka odavam. Uuendusel on suur potentsiaal ja see võib tulevikus olla klaas- ja süsinikkiududele tõsine konkurent. Arendajad usuvad, et varsti on see materjal sõjaväe, ülipainduvate ekraanide, filtrite, painduvate patareide, absorbeerivate aerogeelide ja biokütuste tootmisel suur nõudlus.
14. Mere alustasside teod
Foto: pixabay
Varem oleme juba rääkinud Darwini ämblikuvõrgust, mis kunagi tunnistati planeedi kõige vastupidavamaks bioloogiliseks materjaliks. Kuid hiljutised uuringud on näidanud, et meretaldrik on teadusele teadaolevalt kõige vastupidavam bioloogiline aine. Jah, need hambad on tugevamad kui Caerostris darwini võrk. See pole üllatav, kuna pisikesed mereelukad toituvad karmi kivimite pinnal kasvavatest vetikatest ja eraldavad toitu kivi, peavad need loomad kõvasti tööd tegema. Teadlased usuvad, et tulevikus saame kasutada inseneritööstuses merealuste hammaste kiudstruktuuri näidet ning hakata lihtsate teodest inspireerituna ehitama autosid, paate ja isegi robustseid lennukeid.
13. Martensiooniteras
Foto: pixabay
Martaging-teras on ülitugevuse ja sitkusega ülitugev ja sulamist sulam. Materjal on raketis laialt levinud ja seda kasutatakse igasuguste tööriistade valmistamiseks.
12. Osmium
Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osmium on uskumatult tihe element ning seda on oma kõvaduse ja kõrge sulamistemperatuuri tõttu raske töödelda. Seetõttu kasutatakse osmiumi seal, kus kõige enam hinnatakse vastupidavust ja tugevust. Osmiumsulameid leidub elektrikontaktides, raketis, sõjalistes mürskudes, kirurgilistes implantaatides ja paljudes teistes.
11. Kevlar
Foto: wikimedia commons
Kevlar on ülitugev kiud, mida leidub autorehvides, piduriklotsides, trossides, proteesi- ja ortopeediatoodetes, soomustes, kaitseriietuskangastes, laevaehituses ja mehitamata õhusõidukite osades. Materjal on muutunud peaaegu tugevuse sünonüümiks ja on uskumatult kõrge tugevuse ja elastsusega plastikutüüp. Kevlari tõmbetugevus on 8 korda suurem kui terastraadil ja see hakkab sulama temperatuuril 450 ℃.
10. Ülikõrge molekulmassiga suure tihedusega polüetüleen, kiudbränd Spectra
Foto: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons
UHMWPE on sisuliselt väga vastupidav plastik. Spektra, UHMWPE klass, on omakorda kergeim kiud, millel on kõrgeim kulumiskindlus, mis on selles indikaatoris kümme korda kõrgem kui teras. Sarnaselt Kevlarile kasutatakse spektrit ka soomukite ja kaitsekiivrite valmistamiseks. Koos UHMWPE-ga on dünimo spektri kaubamärk populaarne laevaehituses ja transpordis.
9. Grafeen
Foto: pixabay
Grafeen on süsiniku allotroopne modifikatsioon ja selle vaid ühe aatomi paksune kristallvõre on nii tugev, et on 200 korda kõvem kui teras. Grafeen näeb välja nagu toidukile, kuid selle rebimine on peaaegu võimatu ülesanne. Grafeenilehe läbilöömiseks peate sellesse pistma pliiatsi, millele peate koormust tasakaalustama kogu koolibussi kaaluga. Edu!
8. Süsinik-nanotorupaber
Foto: pixabay
Tänu nanotehnoloogiale on teadlastel õnnestunud valmistada paber 50 000 korda õhem kui inimese juuksed. Süsinik nanotorudest valmistatud lehed on kümme korda kergemad kui teras, kuid kõige üllatavam on see, et nende tugevus on lausa 500 korda tugevam! Makroskoopilised nanotoruplaadid on superkondensaatorelektroodide valmistamiseks kõige lootustandvamad.
7. Metalli mikrovõrk
Foto: pixabay
Siin on maailma kergeim metall! Metallist mikrovõre on sünteetiline poorne materjal, mis on 100 korda kergem kui vaht. Aga las ta laseb välimus ärge eksitage teid, need mikrovõred on ka uskumatult tugevad, nii et neil on suur potentsiaal kasutada igasugustes insenerivaldkondades. Nendest saab valmistada suurepäraseid amortisaatoreid ja soojusisolaatoreid ning metalli hämmastav võime kokku tõmbuda ja algsesse olekusse naasta võimaldab seda kasutada energia salvestamiseks. Metallist mikrovõrke kasutatakse aktiivselt ka Ameerika ettevõtte Boeing õhusõidukite erinevate osade tootmisel.
6. Süsinik nanotorud
Foto: kasutaja Mstroeck / et.wikipedia
Eespool oleme juba rääkinud süsinik nanotorudest valmistatud ülitugevatest makroskoopilistest plaatidest. Aga mis materjal see on? Tegelikult on need torusse valtsitud grafeenitasandid (9. punkt). Tulemuseks on uskumatult kerge, elastne ja vastupidav materjal, mis sobib paljude rakenduste jaoks.
5. Pintsel
Foto: wikimedia commons
Tuntud ka kui grafeeni aerogeel, on see materjal ülimalt kerge ja vastupidav samal ajal. Uut tüüpi geelides asendatakse vedel faas täielikult gaasilisega ja seda eristab sensatsiooniline kõvadus, kuumuskindlus, madal tihedus ja madal soojusjuhtivus. Uskumatu, et grafeeni aerogeel on seitse korda õhust kergem! Ainulaadne ühend suudab taastada oma esialgse kuju isegi pärast 90-protsendilist kokkusurumist ja suudab imada õlikoguse, mis on 900 korda suurem kui imendumiseks kasutatav õhupintsel. Võib-olla aitab see materjaliklass tulevikus võitluses keskkonnakatastroofide, nagu naftareostus, vastu.
4. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) välja töötatud materjal pealkirjata
Foto: pixabay
Neid ridu lugedes töötab MITi teadlaste meeskond grafeeni omaduste parandamisel. Teadlaste sõnul on neil juba õnnestunud selle materjali kahemõõtmeline struktuur kolmemõõtmeliseks muuta. Uus grafeeni aine pole veel oma nime saanud, kuid on juba teada, et selle tihedus on 20 korda väiksem kui terasel ja tugevus on kümme korda suurem kui terasel.
3. Karbiin
Foto: Suitsujalg
Ehkki need on vaid süsinikuaatomite lineaarsed ahelad, on karbüniil 2 korda suurem grafeeni tõmbetugevus ja see on 3 korda raskem kui teemandil!
2. Boornitriidvurtsiidi modifikatsioon
Foto: pixabay
See äsja avastatud looduslik aine moodustub vulkaanipursete ajal ja on teemantidest 18% kõvem. Kuid see ületab teemante mitmete muude parameetrite poolest. Wurtzite boornitriid on üks kahest Maal leitud looduslikust ainest, mis on teemandist kõvem. Probleem on selles, et looduses on selliseid nitriide väga vähe ja seetõttu pole neid lihtne uurida ega praktikas rakendada.
1. Lonsdaleit
Foto: pixabay
Tuntud ka kui kuusnurkne teemant, koosneb lonsdaleiit süsinikuaatomitest, kuid selles modifikatsioonis on aatomid paigutatud veidi erinevalt. Sarnaselt wurtsiidiboornitriidiga on ka lonsdaleiit looduslik aine, mille kõvadus ületab teemanti. Pealegi on see hämmastav mineraal koguni 58% teemandist raskem! Naguurtsiidi modifitseeritud boornitriid, on ka see ühend äärmiselt haruldane. Mõnikord tekib lonsdaleiit siis, kui meteoriidid, mille hulka kuulub grafiit, põrkavad Maale.
