Nombrar la sustancia más dura del mundo no es tan fácil como podría parecer al principio. El hecho es que la dureza de los materiales puede variar dependiendo de algunos factores externos. En particular, puede, por extraño que parezca, ser diferente cuando cambia la carga aplicada.

Durante muchos años, el diamante fue considerado el estándar de dureza. Sin embargo, ¿por qué se consideró? En el mundo de los materiales, su dureza sigue siendo la referencia. Cualquier cosa que sea inferior al diamante en dureza, pero se le acerque en este indicador, se llama superduro. Y las sustancias que son más duras que el diamante llevan el orgulloso nombre de "ultrafuertes".

Y aquí muchos lectores pueden dudar. Después de todo, no hace mucho tiempo, incluso en las escuelas, se enseñaba que en la naturaleza no hay nada más duro que un diamante, y muchos han recordado esta verdad. Pero todas las verdades son relativas, como dicen los filósofos. La información sobre el "diamante más duro" de nuestro tiempo también ha cambiado.

Entonces, ¿qué es más duro que el diamante?

Comencemos con el hecho de que los diamantes también varían en dureza. La dureza de los materiales se mide en gigapascales (GPa). Entonces, para diferentes diamantes, este indicador puede variar de 70 a 150 GPa. De acuerdo, ¡la propagación es muy significativa! El límite superior de fuerza pertenece a los llamados diamantes negros, "carbonado". En su forma natural, se encuentran en cantidades extremadamente pequeñas en Brasil y Sudáfrica.

Si el diamante "ordinario" consta de un cristal, entonces carbonado - de cantidad inmensa cristales de carbono, entre los cuales hay huecos. Se ha establecido que estos diamantes no se forman a altas presiones, sino a presiones ordinarias, y solo se encuentran en la superficie de la Tierra. Una teoría muy extendida es que los carbonados fueron traídos a nuestro planeta por un asteroide surgido como consecuencia de la explosión de una supernova.

Entonces, el carbonado es mucho más duro que un diamante "normal", pero sigue siendo un diamante. Y hay sustancias que no son diamantes en absoluto, pero son más duras que ellos, e incluso más duras que el carbonado. Aquí están:

• fullerita;
• lonsdaleita;
• nitruro de boro de wurtzida.

Este es un material completamente artificial que no se encuentra en la naturaleza. Su dureza se estima en 310 GPa. Un "lápiz" hecho de este material rayará fácilmente una placa de diamante. Las fulleritas consisten en moléculas de fullereno sintetizadas en 1985. Por este descubrimiento, sus autores recibieron, entre otras cosas, premio Nobel¡en Quimica!

Curiosamente, durante mucho tiempo, la fullerita fue una sustancia increíblemente cara y rara, porque su síntesis requiere presiones monstruosamente altas. Pero hace unos años, los físicos rusos, en colaboración con los franceses, lograron sortear este obstáculo. Ahora la sustancia ya se puede crear en condiciones relativamente simples.

Esta sustancia se llama "diamante hexagonal" porque consiste en grafito, solo que modificado. En la naturaleza, se encuentra muy raramente en cráteres de meteoritos, pero allí su dureza es incluso inferior a la del carbonado. Se trata de las impurezas que necesariamente están presentes en las muestras naturales de lonsdaleita.

Para que esta sustancia se deshaga de las impurezas y obtenga su máxima dureza, en presencia de una enorme presión. La dureza de la lonsdaleita "pura" se estima en 170 - 220 GPa.

No todos los científicos creen que es más duro que el diamante. En otras palabras, su tercer lugar aún está en disputa. El hecho es que en su estado normal, el nitruro de boro, aunque muy duro, todavía no pertenece a las sustancias ultra fuertes, sino a las superduras.

Todo cambia cuando se ejerce presión sobre su estructura. Los enlaces atómicos de esta sustancia están dispuestos de tal manera que cuando aumenta la presión, se "reorganizan", ¡y luego el nitruro de boro se vuelve más duro que el diamante!

Por lo tanto, al definir la sustancia más dura del mundo, nos familiarizamos con sustancias interesantes y, al mismo tiempo, nos deshicimos del mito habitual sobre el "diamante más duro".

El mundo que nos rodea todavía está lleno de muchos misterios, pero incluso los fenómenos y las sustancias conocidas por los científicos durante mucho tiempo no dejan de sorprender y deleitar. Admiramos los colores vivos, disfrutamos de los sabores y utilizamos las propiedades de todo tipo de sustancias que nos hacen la vida más cómoda, segura y placentera. En busca de los materiales más confiables y fuertes, el hombre ha hecho muchos descubrimientos emocionantes, ¡y frente a usted hay una selección de solo 25 de estos compuestos únicos!

25. Diamantes

Si no todos, casi todos lo saben con seguridad. Los diamantes no solo son una de las piedras preciosas más veneradas, sino también uno de los minerales más duros de la Tierra. En la escala de Mohs (una escala de dureza en la que se evalúa la reacción de un mineral al rayado), el diamante se encuentra en la décima línea. Hay 10 posiciones en la escala, y la décima es el último grado y el más difícil. Los diamantes son tan duros que solo se pueden rayar con otros diamantes.

24. Trampa de telarañas de la especie de araña Caaerostris darwini


Foto: pixabay

Es difícil de creer, pero la red de la araña Caerostris darwini (o araña de Darwin) es más fuerte que el acero y más dura que el Kevlar. Esta telaraña fue reconocida como el material biológico más duro del mundo, aunque ahora tiene un potencial competidor, pero el dato aún no ha sido confirmado. La fibra de araña se probó en características como la tensión de rotura, la resistencia al impacto, la resistencia a la tracción y el módulo de Young (la propiedad de un material para resistir el estiramiento, la compresión durante la deformación elástica), y en todos estos indicadores, la red se mostró de una manera asombrosa. Además, la red de captura de la araña de Darwin es increíblemente ligera. Por ejemplo, si envolvemos nuestro planeta con fibra de Caaerostris darwini, el peso de un hilo tan largo será de solo 500 gramos. No existen redes tan largas, ¡pero los cálculos teóricos son simplemente asombrosos!

23. Aerografito


Foto: BrokenSphere

Esta espuma sintética es uno de los materiales fibrosos más livianos del mundo y es una red de tubos de carbono de solo unas pocas micras de diámetro. El aerografito es 75 veces más ligero que el poliestireno, pero al mismo tiempo mucho más resistente y dúctil. Puede comprimirse hasta 30 veces su tamaño original sin dañar su estructura extremadamente elástica. Gracias a esta propiedad, la espuma de aerografito puede soportar cargas de hasta 40.000 veces su propio peso.

22. Vidrio metalizado de paladio


Foto: pixabay

Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de California y Berkeley Lab (Instituto de Tecnología de California, Berkeley Lab) ha desarrollado el nuevo tipo vidrio metalizado, que combina una combinación casi ideal de resistencia y ductilidad. La razón de la singularidad del nuevo material radica en el hecho de que su estructura química enmascara con éxito la fragilidad de los materiales vítreos existentes al tiempo que mantiene un alto umbral de resistencia, lo que finalmente aumenta significativamente la resistencia a la fatiga de esta estructura sintética.

21. Carburo de tungsteno


Foto: pixabay

El carburo de tungsteno es un material increíblemente duro con alta resistencia al desgaste. EN ciertas condiciones esta junta se considera muy frágil, pero bajo una carga pesada exhibe propiedades plásticas únicas, que se manifiestan en forma de bandas deslizantes. Gracias a todas estas cualidades, el carburo de tungsteno se utiliza en la fabricación de puntas perforantes y diversos equipos, incluyendo todo tipo de cortadores, discos abrasivos, taladros, cortadores, brocas y otras herramientas de corte.

20. Carburo de silicio


Foto: Tiia Monto

El carburo de silicio es uno de los principales materiales utilizados para fabricar carros de combate. Este compuesto es conocido por su bajo costo, excelente refractariedad y alta dureza y, por lo tanto, a menudo se usa en la fabricación de equipos o engranajes que deben desviar balas, cortar o moler otros materiales duros. El carburo de silicio produce excelentes abrasivos, semiconductores e incluso incrustaciones en joyas que imitan a los diamantes.

19. Nitruro de boro cúbico


Foto: wikimedia commons

El nitruro de boro cúbico es material superduro, que es similar en dureza al diamante, pero también tiene una serie de ventajas distintivas: estabilidad a altas temperaturas y resistencia química. El nitruro de boro cúbico no se disuelve en hierro y níquel incluso bajo la influencia de altas temperaturas, mientras que el diamante en las mismas condiciones entra en reacciones químicas con bastante rapidez. De hecho, esto es beneficioso para su uso en herramientas de rectificado industrial.

18. Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), marca de fibra Dyneema


Foto: Justsail

El polietileno de alto módulo tiene una resistencia al desgaste extremadamente alta, un bajo coeficiente de fricción y una alta tenacidad a la fractura (confiabilidad a baja temperatura). Hoy en día se considera la sustancia fibrosa más fuerte del mundo. ¡Lo más sorprendente de este polietileno es que es más liviano que el agua y puede detener balas al mismo tiempo! Los cables y cuerdas fabricados con fibras de Dyneema no se hunden en el agua, no necesitan lubricación y no cambian sus propiedades cuando se mojan, lo cual es muy importante para la construcción naval.

17. Aleaciones de titanio


Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)

Las aleaciones de titanio son increíblemente dúctiles y muestran una fuerza asombrosa cuando se estiran. Además, tienen una alta resistencia al calor y a la corrosión, lo que los hace extremadamente útiles en áreas como la ingeniería aeronáutica, espacial, naval, química, alimentaria y de transporte.

16. Aleación de metal líquido


Foto: pixabay

Desarrollado en 2003 en el Instituto de Tecnología de California, este material es reconocido por su resistencia y durabilidad. El nombre del compuesto se asocia con algo quebradizo y líquido, pero a temperatura ambiente en realidad es inusualmente duro, resistente al desgaste, no le teme a la corrosión y se transforma cuando se calienta, como los termoplásticos. Las principales áreas de aplicación hasta el momento son la fabricación de relojes, palos de golf y fundas para teléfonos móviles (Vertu, iPhone).

15. Nanocelulosa


Foto: pixabay

¡La nanocelulosa está aislada de las fibras de madera y es un nuevo tipo de material de madera que es incluso más fuerte que el acero! Además, la nanocelulosa también es más barata. La innovación tiene un gran potencial y podría competir seriamente con el vidrio y la fibra de carbono en el futuro. Los desarrolladores creen que este material pronto tendrá una gran demanda en la producción de armaduras militares, pantallas súper flexibles, filtros, baterías flexibles, aerogeles absorbentes y biocombustibles.

14. Dientes de caracoles del tipo "platillo de mar"


Foto: pixabay

Anteriormente, ya les contamos sobre la red de trampas de la araña de Darwin, que alguna vez fue reconocida como el material biológico más duradero del planeta. Sin embargo, un estudio reciente demostró que la lapa es la sustancia biológica más duradera conocida por la ciencia. Sí, estos dientes son más fuertes que la red de Caaerostris darwini. Y esto no es sorprendente, porque las diminutas criaturas marinas se alimentan de las algas que crecen en la superficie de las rocas ásperas, y estos animales tienen que trabajar duro para separar la comida de la roca. Los científicos creen que en el futuro podremos usar el ejemplo de la estructura fibrosa de los dientes de las lapas en la industria de la ingeniería y comenzar a construir automóviles, barcos e incluso aviones de mayor resistencia, inspirados en el ejemplo de los caracoles simples.

13. Acero martensítico


Foto: pixabay

El acero martensítico es una aleación de alta resistencia y alta aleación con excelente ductilidad y tenacidad. El material es ampliamente utilizado en la ciencia espacial y se utiliza para fabricar todo tipo de herramientas.

12. Osmio


Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru

El osmio es un elemento increíblemente denso y, debido a su dureza y alto punto de fusión, es difícil de mecanizar. Es por eso que el osmio se usa donde se valora más la durabilidad y la resistencia. Las aleaciones de osmio se encuentran en contactos eléctricos, cohetes, proyectiles militares, implantes quirúrgicos y muchas otras aplicaciones.

11. Kevlar®


Foto: wikimedia commons

Kevlar es una fibra de alta tenacidad que se encuentra en llantas de auto, pastillas de freno, cables, productos protésicos y ortopédicos, chalecos antibalas, tejidos de ropa de protección, construcción naval y partes de vehículos aéreos no tripulados aeronave. El material se ha convertido casi en sinónimo de resistencia y es un tipo de plástico con una resistencia y elasticidad increíblemente altas. La resistencia a la tracción del Kevlar es 8 veces mayor que la del alambre de acero y comienza a derretirse a una temperatura de 450 ℃.

10. Polietileno de ultra alto peso molecular de alta densidad, marca de fibras "Spectra" (Spectra)


Foto: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons

El UHMWPE es esencialmente un plástico muy duradero. Spectra, la marca de UHMWPE, es a su vez una fibra ligera de altísima resistencia al desgaste, 10 veces superior al acero en este indicador. Al igual que el Kevlar, el espectro se utiliza en la fabricación de chalecos antibalas y cascos protectores. Junto con UHMWPE, el espectro dainimo es popular en las industrias de transporte y construcción naval.

9. Grafeno


Foto: pixabay

El grafeno es una modificación alotrópica del carbono, y su red cristalina, de solo un átomo de espesor, es tan fuerte que es 200 veces más dura que el acero. El grafeno parece una película adhesiva, pero romperlo es una tarea casi imposible. Para perforar una hoja de grafeno, debe clavar un lápiz en ella, en el que tendrá que equilibrar una carga con el peso de un autobús escolar completo. ¡Buena suerte!

8. Papel de nanotubos de carbono


Foto: pixabay

Gracias a la nanotecnología, los científicos han conseguido fabricar un papel 50.000 veces más fino que un cabello humano. Las láminas de nanotubos de carbono son 10 veces más livianas que el acero, ¡pero lo más sorprendente es que son hasta 500 veces más fuertes! Las placas macroscópicas de nanotubos son las más prometedoras para la fabricación de electrodos de supercapacitores.

7. Microrred metálica


Foto: pixabay

¡Aquí está el metal más ligero del mundo! La microrred metálica es un material poroso sintético 100 veces más ligero que la espuma. pero déjalo apariencia No se deje engañar, estas microrredes también son increíblemente fuertes, lo que las convierte en un gran potencial para su uso en todo tipo de aplicaciones de ingeniería. Se pueden utilizar para fabricar excelentes amortiguadores y aislantes térmicos, y la asombrosa capacidad de este metal para encogerse y volver a su estado original permite que se utilice para almacenar energía. Las microrredes metálicas también se utilizan activamente en la producción de varias piezas para el avión de la empresa estadounidense Boeing.

6. Nanotubos de carbono


Foto: Usuario Mstroeck / en.wikipedia

Arriba, ya hemos hablado de placas de nanotubos de carbono macroscópicos ultrarresistentes. Pero, ¿qué tipo de material es este? De hecho, estos son planos de grafeno enrollados en un tubo (punto 9). El resultado es un material increíblemente ligero, resistente y duradero para una amplia gama de aplicaciones.

5. Aerógrafo


Foto: wikimedia commons

También conocido como aerogel de grafeno, este material es extremadamente ligero y resistente al mismo tiempo. El nuevo tipo de gel ha reemplazado completamente la fase líquida por una gaseosa, y se caracteriza por una dureza sensacional, resistencia al calor, baja densidad y baja conductividad térmica. ¡Increíblemente, el aerogel de grafeno es 7 veces más ligero que el aire! El compuesto único puede recuperar su forma original incluso después de una compresión del 90 % y puede absorber hasta 900 veces el peso del aceite utilizado para absorber el aerógrafo. Quizás en el futuro esta clase de materiales ayude en la lucha contra desastres ambientales como los derrames de petróleo.

4. Material sin nombre, el desarrollo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT)


Foto: pixabay

Mientras lees esto, un equipo de científicos del MIT está trabajando para mejorar las propiedades del grafeno. Los investigadores dijeron que ya lograron convertir la estructura bidimensional de este material en tridimensional. La nueva sustancia de grafeno aún no ha recibido su nombre, pero ya se sabe que su densidad es 20 veces menor que la del acero y su resistencia es 10 veces mayor que la del acero.

3. Carbina


Foto: Pie de humo

¡Aunque son solo cadenas lineales de átomos de carbono, el carbino tiene el doble de resistencia a la tracción que el grafeno y es 3 veces más duro que el diamante!

2. Modificación de wurtzita con nitruro de boro


Foto: pixabay

Esta sustancia natural recién descubierta se forma durante las erupciones volcánicas y es un 18% más dura que los diamantes. Sin embargo, supera a los diamantes en otros parámetros. El nitruro de boro de wurtzita es una de las dos únicas sustancias naturales que se encuentran en la Tierra que es más dura que el diamante. El problema es que existen muy pocos nitruros de este tipo en la naturaleza y, por lo tanto, no son fáciles de estudiar o aplicar en la práctica.

1. Lonsdaleita


Foto: pixabay

También conocida como diamante hexagonal, la lonsdaleita está formada por átomos de carbono, pero en esta modificación, los átomos están dispuestos de forma ligeramente diferente. Al igual que el nitruro de boro de wurtzita, la lonsdaleita es una sustancia natural más dura que el diamante. ¡Además, este increíble mineral es más duro que el diamante hasta en un 58%! Al igual que el nitruro de boro de wurtzita, este compuesto es extremadamente raro. A veces, la lonsdaleita se forma durante una colisión con la Tierra de meteoritos, que incluyen grafito.

¿Sabes qué material de nuestro planeta se considera el más fuerte? Todos sabemos por la escuela que el diamante es el mineral más fuerte, pero está lejos de ser el más fuerte. La dureza no es la principal propiedad que caracteriza a la materia. Algunas propiedades pueden prevenir rayones, mientras que otras pueden promover la elasticidad. ¿Quiere saber más? Aquí hay una clasificación de materiales que serán muy difíciles de destruir.

Un ejemplo clásico de fuerza, atrapado en libros de texto y cabezas. Su dureza significa resistencia al rayado. En la escala de Mohs (una escala cualitativa que mide la resistencia de varios minerales), el diamante puntúa en 10 (la escala va del 1 al 10, donde 10 es la sustancia más dura). El diamante es tan duro que se deben usar otros diamantes para cortarlo.

A menudo referida como la sustancia biológica más compleja del mundo (aunque esta afirmación ahora es cuestionada por los inventores), la telaraña de Darwin es más fuerte que el acero y más rígida que el Kevlar. Su peso no es menos notable: un filamento lo suficientemente largo como para rodear la Tierra pesa solo 0,5 kg.

Esta espuma sintética es una de las más ligeras materiales de construcción en el mundo. El aerógrafo es aproximadamente 75 veces más liviano que la espuma de poliestireno (¡pero mucho más fuerte!). Este material se puede comprimir hasta 30 veces su tamaño original sin comprometer su estructura. Otro punto interesante: el aerógrafo puede soportar una masa de 40.000 veces su propio peso.

Esta sustancia fue desarrollada por científicos en California. El vidrio microaleado tiene una combinación casi perfecta de rigidez y resistencia. La razón de esto es que su estructura química reduce la fragilidad del vidrio, pero conserva la rigidez del paladio.

El carburo de tungsteno es increíblemente duro y tiene una rigidez cualitativamente alta, pero es bastante frágil y se puede doblar fácilmente.

Este material se utiliza para fabricar armaduras para carros de combate. De hecho, se usa en casi todo lo que puede proteger contra las balas. Tiene una calificación de dureza Mohs de 9 y también tiene un bajo nivel de expansión térmica.

Casi tan fuerte como el diamante, el nitruro de boro cúbico tiene una ventaja importante: es insoluble en níquel y hierro a altas temperaturas. Por esta razón, se puede utilizar para procesar estos elementos (formas de diamante de nitruros con hierro y níquel a altas temperaturas).

Es considerada la fibra más fuerte del mundo. Puede que le sorprenda el hecho de que el dyneema es más ligero que el agua, ¡pero puede detener las balas!

Las aleaciones de titanio son extremadamente flexibles y tienen una resistencia a la tracción muy alta, pero no tienen la misma rigidez que las aleaciones de acero.

Liquidmetal fue desarrollado por Caltech. A pesar del nombre, este metal no es líquido ya temperatura ambiente tiene un alto nivel de resistencia y resistencia al desgaste. Cuando se calientan, las aleaciones amorfas pueden cambiar de forma.

¡Este último invento está hecho de pulpa de madera, mientras que tiene un mayor grado de resistencia que el acero! Y mucho más barato. Muchos científicos consideran que la nanocelulosa es una alternativa económica al vidrio de paladio y la fibra de carbono.

Mencionamos anteriormente que las arañas de Darwin tejen algunos de los materiales orgánicos más fuertes de la Tierra. Sin embargo, los dientes de la lapa de mar resultaron ser incluso más fuertes que las telarañas. Los dientes de lapa son extremadamente duros. La razón de estas sorprendentes características está en el propósito: recolectar algas de la superficie. rocas y corales. Los científicos creen que en el futuro podríamos copiar la estructura fibrosa de los dientes de lapa y utilizarla en la industria automotriz, los barcos e incluso la industria aeronáutica.

Esta sustancia combina un alto nivel de resistencia y rigidez sin pérdida de elasticidad. Las aleaciones de acero de este tipo se utilizan en tecnologías de producción aeroespacial e industrial.

El osmio es extremadamente denso. Se utiliza en la fabricación de cosas que requieren un alto nivel de resistencia y dureza ( contactos electricos, mangos de piezas de mano, etc.).

Utilizado en todo, desde tambores hasta chalecos antibalas, Kevlar es sinónimo de dureza. Kevlar es un tipo de plástico que tiene una resistencia a la tracción extremadamente alta. De hecho, es unas 8 veces mayor que la del alambre de acero. También puede soportar temperaturas de alrededor de 450 ℃.

El polietileno de alto rendimiento es un plástico realmente duradero. Este hilo liviano y fuerte puede soportar una tensión increíble y es diez veces más fuerte que el acero. Al igual que el Kevlar, Spectra también se utiliza para chalecos, cascos y vehículos blindados resistentes a las balas.

Una lámina de grafeno (un alótropo del carbono) de un átomo de espesor es 200 veces más fuerte que el acero. Aunque el grafeno parece celofán, es realmente sorprendente. ¡Haría falta un autobús escolar en equilibrio sobre un lápiz para perforar una hoja A1 estándar de este material!

Esta nanotecnología está hecha de tubos de carbono, que son 50.000 veces más delgados que un cabello humano. Esto explica por qué es 10 veces más ligero que el acero pero 500 veces más resistente.

El metal más ligero del mundo, la microrred metálica es también uno de los materiales estructurales más ligeros de la Tierra. ¡Algunos científicos afirman que es 100 veces más liviano que la espuma de poliestireno! Un material poroso pero extremadamente fuerte, se utiliza en muchas áreas de la tecnología. Boeing ha mencionado su uso en la fabricación de aeronaves, principalmente en pisos, asientos y paredes.

Los nanotubos de carbono (CNT) se pueden describir como "fibras huecas cilíndricas sin costura" que consisten en una sola lámina molecular enrollada de grafito puro. El resultado es un material muy ligero. En la nanoescala, los nanotubos de carbono son 200 veces más fuertes que el acero.

También conocido como aerogel de grafeno. Imagina la fuerza del grafeno combinada con una ligereza inimaginable. ¡El aerogel es 7 veces más ligero que el aire! Este increíble material puede recuperarse completamente de más del 90 % de compresión y puede absorber hasta 900 veces su propio peso en aceite. Se espera que este material pueda ser utilizado para limpiar derrames de petróleo.

Edificio principal del politécnico de Massachusetts

Al momento de escribir este artículo, los científicos del MIT creen haber descubierto el secreto para maximizar la fuerza 2D del grafeno en 3D. Su sustancia, aún sin nombre, puede tener aproximadamente un 5% de la densidad del acero, pero 10 veces más resistente.

A pesar de ser una sola cadena de átomos, la carabina tiene el doble de resistencia a la tracción que el grafeno y tres veces la dureza del diamante.

Esta sustancia natural se produce en las chimeneas de los volcanes activos y es un 18 % más fuerte que el diamante. Es una de las dos sustancias naturales que ahora se ha descubierto que son más duras que los diamantes. El problema es que no hay mucho de esta sustancia por ahí, y ahora es difícil decir con certeza si esta afirmación es 100% cierta.

También conocida como diamante hexagonal, esta sustancia está formada por átomos de carbono, pero están dispuestos de manera diferente. Junto con la wurtzita y el nitruro de boro, es una de las dos sustancias naturales más duras que el diamante. De hecho, ¡Londsdaleite es un 58% más difícil! Sin embargo, como en el caso de la sustancia anterior, se encuentra en volúmenes relativamente pequeños. A veces ocurre cuando los meteoritos de grafito chocan con el planeta Tierra.

El futuro no está lejano, por lo que a finales del siglo XXI podemos esperar la aparición de materiales ultrarresistentes y ultraligeros que sustituirán al Kevlar y los diamantes. Mientras tanto, uno solo puede sorprenderse con el desarrollo de las tecnologías modernas.

En su actividad, una persona utiliza varias calidades de sustancias y materiales. Y no sin importancia es su fuerza y ​​fiabilidad. Los materiales más duros en la naturaleza y creados artificialmente serán discutidos en este artículo.

estándar comúnmente aceptado

Para determinar la resistencia del material, se utiliza la escala de Mohs, una escala para evaluar la dureza de un material por su reacción al rayado. Para el profano, el material más duro es el diamante. Te sorprenderás, pero este mineral solo se encuentra en el décimo lugar entre los más duros. De media, un material se considera superduro si sus valores están por encima de los 40 GPa. Además, a la hora de identificar el material más duro del mundo, también se debe tener en cuenta la naturaleza de su origen. Al mismo tiempo, la fuerza y ​​​​la fuerza a menudo dependen de la influencia de factores externos.

El material más duro de la tierra.

EN esta sección prestemos atención a los compuestos químicos con una estructura cristalina inusual, que son mucho más fuertes que los diamantes y pueden rayarlos. Aquí están los 6 materiales más duros creados por el hombre, empezando por el menos duro.

• Nitruro de carbono - boro. esto es un logro química moderna tiene un índice de resistencia de 76 GPa.
• Aerogel de grafeno (aerografeno): un material 7 veces más liviano que el aire, que restaura su forma después de una compresión del 90%. Un material increíblemente duradero que también puede absorber 900 veces su propio peso en líquido o incluso en aceite. Este material está previsto para ser utilizado en caso de derrames de petróleo.
• El grafeno es un invento único y el material más duradero del universo. Un poco más sobre él a continuación.
• Carbin es un polímero lineal de carbono alotrópico, a partir del cual se fabrican tubos súper delgados (1 átomo) y súper fuertes. Durante mucho tiempo, nadie pudo construir un tubo de este tipo con una longitud de más de 100 átomos. Pero científicos austriacos de la Universidad de Viena lograron superar esta barrera. Además, si antes la carabina se sintetizaba en pequeñas cantidades y era muy costosa, hoy es posible sintetizarla en toneladas. Esto abre nuevos horizontes para la tecnología espacial y más allá.
• Elbor (kingsongita, cubonita, borazona) es un compuesto nanodiseñado que se usa ampliamente en la actualidad en el procesamiento de metales. Dureza - 108 GPa.

• La fullerita es el material más duro de la tierra. conocido por el hombre Hoy. Su fuerza de 310 GPa está garantizada por el hecho de que no consiste en átomos individuales, sino en moléculas. Estos cristales rayarán fácilmente un diamante como un cuchillo a través de la mantequilla.

El milagro de las manos humanas.

El grafeno es otro invento de la humanidad basado en modificaciones alotrópicas del carbono. En apariencia, una película delgada de un átomo de espesor, pero 200 veces más fuerte que el acero, con una flexibilidad excepcional.

Se trata del grafeno que dicen que para perforarlo, un elefante debe pararse en la punta de un lápiz. Al mismo tiempo, su conductividad eléctrica es 100 veces mayor que la del silicio de los chips de computadora. Muy pronto dejará los laboratorios y entrará en la vida cotidiana en forma de paneles solares, teléfonos móviles y modernos chips informáticos.

Dos resultados muy raros de anomalías en la naturaleza.

En la naturaleza, existen compuestos muy raros que tienen una fuerza increíble.

• El nitruro de boro es una sustancia cuyos cristales tienen una forma específica de wurtzita. Con la aplicación de cargas, las conexiones entre los átomos en la red cristalina se redistribuyen, aumentando la fuerza en un 75%. El índice de dureza es de 114 GPa. Esta sustancia se forma durante las erupciones volcánicas, en la naturaleza es muy pequeña.
• La lonsdaleita (en la foto principal) es un compuesto de carbono alotrópico. El material se encontró en el cráter de un meteorito y se cree que se formó a partir de grafito en las condiciones de la explosión. El índice de dureza es de 152 GPa. Rara vez se encuentra en la naturaleza.

Maravillas de la vida salvaje

Entre los seres vivos de nuestro planeta, hay quienes tienen algo muy especial.

• Web de Caaerostris darwini. El hilo que emite la araña de Darwin es más fuerte que el acero y más duro que el Kevlar. Fue esta red la que adoptaron los científicos de la NASA en el desarrollo de trajes de protección espacial.
• Dientes de molusco Platillo de mar: su estructura fibrosa está siendo estudiada actualmente por la biónica. Son tan fuertes que permiten que el molusco arranque las algas que se han convertido en la piedra.

abedul de hierro

Otro milagro de la naturaleza es el abedul Schmidt. Su madera es la más dura de origen biológico. Crece en el Lejano Oriente en la Reserva Natural Kedrovaya Pad y figura en el Libro Rojo. La fuerza es comparable al hierro y al hierro fundido. Pero al mismo tiempo no está sujeto a corrosión ni podredumbre.

El uso generalizado de la madera, que ni siquiera las balas pueden penetrar, se ve obstaculizado por su excepcional rareza.

El más duro de los metales

Es un metal blanco-azul - cromo. Pero su fuerza depende de su pureza. En la naturaleza, contiene 0,02%, que no es tan pequeño. Se extrae de rocas de silicato. Los meteoritos que caen a la Tierra también contienen mucho cromo.

Es resistente a la corrosión, resistente al calor y refractario. El cromo es un componente de muchas aleaciones (acero al cromo, nicromo), que se utilizan ampliamente en la industria y en revestimientos decorativos anticorrosión.

Más fuertes juntos

Un metal es bueno, pero en algunas combinaciones es posible darle a la aleación propiedades sorprendentes.

Una aleación ultrarresistente de titanio y oro es el único material resistente que ha demostrado ser biocompatible con los tejidos vivos. La aleación beta-Ti3Au es tan fuerte que no se puede moler en un mortero. Ya está claro hoy que este es el futuro de varios implantes, articulaciones y huesos artificiales. Además, se puede aplicar en perforaciones, material deportivo y muchos otros ámbitos de nuestra vida.

Una aleación de paladio, plata y algunos metaloides también puede tener propiedades similares. Científicos del Instituto Caltech están trabajando actualmente en este proyecto.

El futuro a $20 la madeja

¿Cuál es el material más duro que cualquier persona promedio puede comprar hoy? Por solo $20, puedes comprar 6 metros de cinta Braeön. Desde 2017 está a la venta del fabricante Dustin McWilliams. Composición química y el método de producción se mantienen en estricta confidencialidad, pero sus cualidades son sorprendentes.

La cinta puede mantener todo junto. Para hacer esto, debe envolverse alrededor de las partes a sujetar, calentarse con un encendedor común y darle una composición plástica. forma deseada y todo. Después del enfriamiento, la junta soportará una carga de 1 tonelada.

Tanto duro como blando

En 2017, apareció información sobre la creación de un material asombroso, el más duro y suave al mismo tiempo. Este metamaterial fue inventado por científicos de la Universidad de Michigan. Lograron aprender a controlar la estructura del material y hacer que exhiba varias propiedades.

Por ejemplo, al usarlo para crear automóviles, el cuerpo será rígido al moverse y suave al chocar. El cuerpo absorbe la energía de contacto y protege al pasajero.

La definición de resistencia se refiere a la capacidad de los materiales para resistir la destrucción como resultado de fuerzas externas y factores que provocan tensión interna. Los materiales con alta resistencia tienen una amplia gama de aplicaciones. En la naturaleza, no solo hay metales duros y especies de madera duraderas, sino también materiales de alta resistencia creados artificialmente. Mucha gente cree que el material más duro del mundo es el diamante, pero ¿es realmente cierto?

Información general:

Fecha de apertura: principios de los años 60;

Pioneros: Sladkov, Kudryavtsev, Korshak, Kasatkin;

Densidad - 1,9-2 g / cm3.

Recientemente, científicos de Austria han completado el trabajo para establecer una producción sostenible de carabina, que es una forma alotrópica de carbono basada en la hibridación sp de los átomos de carbono. Sus indicadores de fuerza son 40 veces más altos que los del diamante. La información sobre esto se colocó en uno de los números de la publicación científica periódico Materiales de la naturaleza.

Tras un minucioso estudio de sus propiedades, los científicos explicaron que en términos de resistencia no se puede comparar con ningún material previamente descubierto y estudiado. Sin embargo, surgieron importantes dificultades durante el proceso de producción: la estructura de la carabina se forma a partir de átomos de carbono ensamblados en largas cadenas, como resultado de lo cual comienza a descomponerse durante el proceso de producción.

Para eliminar el inconveniente identificado, los físicos de la universidad pública de Viena crearon una capa protectora especial en la que se sintetizó la carabina. Las capas de grafeno apiladas una encima de la otra y enrolladas en un "termo" se utilizaron como capa protectora. Mientras los físicos luchaban por lograr formas estables, descubrieron que las propiedades eléctricas de un material se ven afectadas por la longitud de la cadena atómica.

Los investigadores aún no han aprendido cómo extraer la carabina de una capa protectora sin daños, por lo que continúa el estudio de un nuevo material, los científicos se guían solo por la estabilidad relativa de las cadenas atómicas.

Carbin es una modificación alotrópica del carbono poco estudiada, cuyos descubridores fueron los químicos soviéticos A.M. Sladkov, Yu.P. Kudryavtsev, V.V. Korshak y VI Kasatochkin. Información sobre el resultado del experimento con Descripción detallada El descubrimiento del material en 1967 apareció en las páginas de una de las revistas científicas más importantes: "Informes de la Academia de Ciencias de la URSS". 15 años después en los americanos periódico científico Science publicó un artículo cuestionando los resultados obtenidos por los químicos soviéticos. Resultó que las señales asignadas a la modificación alotrópica del carbono poco estudiada podrían estar asociadas con la presencia de impurezas de silicato. A lo largo de los años, se han encontrado señales similares en el espacio interestelar.

Información general:

Pioneros - Geim, Novoselov;

Conductividad térmica - 1 TPa.

El grafeno es una modificación alotrópica bidimensional del carbono, en la que los átomos se combinan en una red hexagonal. A pesar de la alta resistencia del grafeno, el espesor de su capa es de 1 átomo.

Los pioneros del material fueron los físicos rusos Andrey Geim y Konstantin Novoselov. En su propio país, los científicos no obtuvieron apoyo financiero y decidieron mudarse a los Países Bajos y al Reino Unido de Gran Bretaña e Irlanda del Norte. En 2010, los científicos recibieron el Premio Nobel.

En una hoja de grafeno, cuyo área es de un metro cuadrado y el grosor es de un átomo, se sostienen libremente objetos que pesan hasta cuatro kilogramos. Además de ser un material muy duradero, el grafeno también es muy flexible. A partir de un material con tales características, en el futuro será posible tejer hilos y otras estructuras de cuerda que no sean inferiores en resistencia a las gruesas. cable de acero. Bajo ciertas condiciones, el material descubierto por los físicos rusos puede hacer frente al daño en la estructura cristalina.

Información general:

Año de apertura - 1967;

Color - marrón-amarillo;

Densidad medida - 3,2 g/cm3;

Dureza - 7-8 unidades en la escala de Mohs.

La estructura de la lonsdaleita, encontrada en un embudo de meteorito, es similar a la del diamante, ambos materiales son modificaciones alotrópicas del carbono. Lo más probable es que, como resultado de la explosión, el grafito, que es uno de los componentes del meteorito, se haya convertido en lonsdaleita. En el momento del descubrimiento del material, los científicos no notaron alto rendimiento dureza, sin embargo, se ha demostrado que si no contiene impurezas, de ninguna manera será inferior a la alta dureza del diamante.

Información general sobre el nitruro de boro:

Densidad - 2,18 g / cm3;

Punto de fusión - 2973 grados Celsius;

Estructura cristalina - celosía hexagonal;

Conductividad térmica - 400 W / (m × K);

Dureza: menos de 10 unidades en la escala de Mohs.

Las principales diferencias del nitruro de boro de wurtzita, que es un compuesto de boro con nitrógeno, son la resistencia térmica y química y la resistencia al fuego. El material puede ser de diferente forma cristalina. Por ejemplo, el grafito es el más suave, pero estable, se usa en cosmetología. La estructura de la esfalerita en la red cristalina es similar a la de los diamantes, pero inferior en términos de suavidad, al tiempo que tiene una mejor resistencia química y térmica. Tales propiedades del nitruro de boro de wurtzita hacen posible su uso en equipos para procesos de alta temperatura.

Información general:

Dureza - 1000 Gn / m2;

Fuerza - 4 Gn / m2;

El año del descubrimiento del vidrio metálico es 1960.

El vidrio metálico es un material con un alto índice de dureza, una estructura desordenada a nivel atómico. La principal diferencia entre la estructura del vidrio metálico y el vidrio ordinario es su alta conductividad eléctrica. Dichos materiales se obtienen como resultado de una reacción en estado sólido, enfriamiento rápido o irradiación de iones. Los científicos han aprendido a inventar metales amorfos, cuya resistencia es 3 veces mayor que la de las aleaciones de acero.

Información general:

Límite elástico - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ/m2.

Información general:

Resistencia al impacto KST - 0,25-0,3 MJ / m2;

Límite elástico - 1500 MPa;

KCU - 0,4-0,6 MJ/m2.

Los aceros martensíticos son aleaciones de hierro con alta resistencia al impacto sin perder ductilidad. A pesar de estas características, el material no aguanta la vanguardia. Las aleaciones obtenidas por tratamiento térmico son sustancias bajas en carbono que se fortalecen a partir de compuestos intermetálicos. La composición de la aleación incluye níquel, cobalto y otros elementos formadores de carburo. Este tipo de acero de alta resistencia y alta aleación es fácil de procesar, esto se debe al bajo contenido de carbono en su composición. Un material con tales características ha encontrado aplicación en el campo aeroespacial, se utiliza como recubrimiento para cuerpos de cohetes.

Osmio

Información general:

Año de apertura - 1803;

La estructura reticular es hexagonal;

Conductividad térmica - (300 K) (87,6) W / (m × K);

Punto de fusión - 3306 K.

Un metal blanco azulado brillante con alta resistencia pertenece a los platinoides. Osmio, que tiene una alta densidad atómica, refractariedad excepcional, fragilidad, alta resistencia, dureza y resistencia al estrés mecánico y la influencia agresiva ambiente, ampliamente utilizado en cirugía, tecnología de medición, industria química, microscopio de electrones, tecnología de cohetes y equipos electrónicos.

Información general:

Densidad - 1,3-2,1 t / m3;

La resistencia de la fibra de carbono es de 0,5 a 1 GPa;

El módulo de elasticidad de la fibra de carbono de alta resistencia es de 215 GPa.

Compuestos de carbono-carbono: materiales que consisten en una matriz de carbono y, a su vez, está reforzada fibras de carbono. Las principales características de los materiales compuestos son alta resistencia, flexibilidad y resistencia al impacto. La estructura de los materiales compuestos puede ser unidireccional o tridimensional. Debido a estas cualidades, los materiales compuestos se utilizan ampliamente en varios campos, incluida la industria aeroespacial.

Información general:

El año oficial del descubrimiento de la araña es 2010;

>La resistencia al impacto de la tela es de 350 MJ/m3.

Por primera vez, se descubrió una araña que tejía enormes telarañas cerca de África, en el estado insular de Madagascar. Oficialmente, este tipo de araña fue descubierta en 2010. Los científicos, en primer lugar, estaban interesados ​​​​en las redes tejidas por artrópodos. El diámetro de los círculos en el hilo portador puede alcanzar hasta dos metros. La red de Darwin es más duradera que el Kevlar sintético utilizado en las industrias de la aviación y la automoción.

Información general:

Conductividad térmica - 900-2300 W / (m × K);

Temperatura de fusión a una presión de 11 GPa - 3700-4000 grados Celsius;

Densidad - 3,47-3,55 g / cm3;

El índice de refracción es 2.417-2.419.

Diamante en griego antiguo significa "indestructible", pero los científicos han descubierto 9 elementos más que lo superan en términos de fuerza. A pesar de la existencia interminable del diamante en un ambiente ordinario, a alta temperatura y como gas inerte, puede convertirse en grafito. El diamante es un elemento de referencia (en la escala de Mohs), que tiene uno de los valores de dureza más altos. Al igual que muchas piedras preciosas, se caracteriza por la luminiscencia, lo que le permite brillar cuando se expone a la luz solar.