*
Các thông số kỹ thuật nguyên tử với phân tử có vô số các kết hợp rất có thể có, nhưng các kết hợp rõ ràng được tra cứu thấy trong bất kỳ vật liệu làm sao sẽ xác định tính chất của nó. Trong những khi kim cưng cửng được xem như là vật liệu cứng nhất được tra cứu thấy bên trên Trái khu đất về khía cạnh cổ điển, chúng chưa phải là thứ liệu vượt trội nhất về toàn diện hay thậm chí là thứ liệu tự nhiên và thoải mái mạnh nhất. Hiện nay tại, tất cả sáu loại vật tư được mang lại là bạo phổi hơn, tuy vậy con số kia dự con kiến sẽ tạo thêm khi thời gian trôi qua

Carbon là một trong những nguyên tố quan trọng nhất trong tự nhiên, với các đặc tính hóa học và vật lý ko giống ngẫu nhiên nguyên tố làm sao khác. Chưa đến sáu proton trong hạt nhân, Carbon là nguyên tố nhẹ nhất có tác dụng hình thành một loạt những liên kết phức tạp. Toàn bộ các dạng sống sẽ biết đều dựa vào cacbon, vì các đặc tính nguyên tử của nó có thể chấp nhận được liên kết với buổi tối đa bốn nguyên tử khác cùng một lúc. Những dạng hình học rất có thể có của những liên kết đó cũng cho phép cacbon tự tập hợp, đặc biệt là dưới áp suất cao, thành một mạng tinh thể ổn định. Nếu các điều kiện đam mê hợp, các nguyên tử cacbon rất có thể tạo thành một cấu tạo rắn, vô cùng cứng được call là kim cương.

Bạn đang xem: Vật liệu cứng hơn kim cương

Mặc dù kim cương cứng thường được biết đến là vật tư cứng độc nhất trên gắng giới, nhưng thực tiễn có 6 loại vật liệu còn cứng hơn.

Với sự thành lập của technology nano, giờ đây chúng ta phân biệt rằng có không ít thước đo khác nhau để đánh giá các vật tư về độ cứng, độ bền & sức mạnh của rất nhiều vật liệu này. Trước lúc đi vào list 6 vật tư cứng hơn cả kim cương, cùng đi qua 3 vật liệu “cứng” đáng để ý sẽ làm chúng ta thú vị nhé.

Tơ nhện

Về mặt sinh học, tơ nhện khét tiếng là dẻo dai nhất. Với tỷ lệ sức bạo gan trên trọng lượng cao hơn phần lớn các vật liệu thông thường như nhôm hoặc thép, tơ nhện trông rất nổi bật với độ mỏng và dính của nó. Trong tất cả các chủng loại nhện trên cầm cố giới, nhện vỏ cây Darwin là loại cứng nhất: bạo dạn hơn kevlar cấp mười lần. Nó mỏng mảnh và nhẹ tới mức 454 gram tơ nhện vỏ cây Darwin sẽ tạo thành một gai dây đủ lâu năm để đi 1 vòng chu vi của toàn trái đất.

*
Mạng của nhện vỏ cây Darwin là mạng dạng cầu lớn số 1 được tạo ra bởi bất kỳ loài nhện như thế nào trên Trái đất và tơ của nhện vỏ cây Darwin là loại tơ mạnh nhất so với bất kỳ loại tơ nhện nào. Sợi đơn dài tốt nhất được đo là 25 mét.

Silicon carbide

Đối cùng với một dưỡng chất tự nhiên, Silicon carbide giỏi cacbua silic – được tra cứu thấy tự nhiên ở dạng moissanite – chỉ tất cả độ cứng nhát hơn một ít so với kim cương. Hỗn hợp hóa học tập của silic với cacbon, chỉ chiếm cùng họ trong bảng tuần trả với nhau, những hạt silic cacbua đã được chế tạo hàng loạt từ năm 1893. Chúng có thể được liên kết với nhau thông qua quy trình áp suất nhưng ánh nắng mặt trời thấp được hotline là quá trình thiêu kết để tạo thành vật liệu ceramic rất là cứng.

Những vật tư này không chỉ là hữu ích trong nhiều ứng dụng đề xuất độ cứng, ví dụ như phanh với ly phù hợp xe hơi, các tấm vào áo phòng đạn, và thậm chí còn cả áo sát chiến đấu tương thích cho xe tăng, tiếp tế đó silicon carbide còn tồn tại các quánh tính phân phối dẫn rất là hữu ích để thực hiện trong thiết bị điện tử.

*
Cacbua silic thường xuyên được search thấy dưới dạng những mảnh nhỏ tuổi của moissanite tài nguyên tự nhiên. Những hạt hoàn toàn có thể được thiêu kết với nhau để tạo thành thành cấu trúc phức tạp, xinh xắn như cấu tạo được biểu lộ ở ảnh này. Nó cứng gần như kim cương, và đã được tổng hợp cũng như biết đến trong tự nhiên từ cuối trong năm 1800

Silica spheres (hạt vi cầu)

Những quả ước silica cực nhỏ tuổi được điện thoại tư vấn là hạt vi cầu, có đường kính từ 50 nanomet xuống chỉ còn 2 nanomet, được tạo ra lần thứ nhất cách đây 20 năm tại chống thí nghiệm đất nước Sandia của Bộ năng lượng Mỹ. Điều đáng chú ý về đều quả ước nano này là chúng rỗng, những hạt vi mong này tự chế tạo ra thành hình cầu và thậm chí rất có thể tạo hình phía bên trong nhau. Đây là vật liệu nhân tạo cứng nhất, gồm độ cứng ít hơn kim cưng cửng một chút.

*
Các mảng cột bao gồm thứ tự, được hiển thị tại đây bằng màu xanh lá cây lá cây, đã được những nhà khoa học sử dụng làm phương tiện xốp tiên tiến và phát triển để bóc tách các vật liệu khác nhau. Bằng phương pháp nhúng các hạt nano silica, trên đây, các nhà khoa học hoàn toàn có thể tăng diện tích bề mặt được sử dụng để tách và lọc những vật liệu láo lếu hợp. Những hạt nano được hiển thị sinh hoạt trong hình ảnh chỉ là một ví dụ ví dụ của những hạt nano với sự đa dạng và phong phú tự thêm ráp gần như là ngang bởi với kim cưng cửng về thời gian chịu đựng vật liệu

Tất nhiên, kim cương cứng cứng hơn tất cả 3 vật tư trên nhưng lại vẫn đứng tại vị trí thứ 7 trong danh sách những vật liệu cứng nhất các thời đại được tìm kiếm thấy hoặc tạo ra trên Trái đất.

Kim cương vẫn luôn là vật liệu chống trầy xước tốt nhất có thể mà loài người biết đến. Các kim các loại như titan có công dụng chống xước kém hơn khôn cùng nhiều, và trong cả ceramic cực kì cứng hoặc cacbua vonfram cũng không thể tuyên chiến đối đầu và cạnh tranh với kim cương cứng về độ cứng hoặc khả năng chống xước. Các loại tinh thể không giống được biết đến với độ cứng cực cao, ví dụ như hồng ngọc hoặc ngọc bích, vẫn hèn hơn kim cương.

Vậy 6 vật liệu cứng hơn kim cưng cửng này là gì? cùng khám phá nhé:

Wurtzite boron nitride


*
Giống như carbon hoàn toàn có thể được sinh sản thành nhiều thông số kỹ thuật khác nhau, Boron Nitride rất có thể có cấu hình vô định hình, lục giác, lập phương hoặc tứ diện (wurtzite). Cấu tạo của boron nitride trong cấu trúc wurtzite cứng hơn kim cương. Boron nitride cũng có thể được áp dụng để chế tạo ống nano, aerogel và các ứng dụng cuốn hút khác.

Thay vì chưng cacbon, chúng ta có thể tạo tinh thể từ một trong những nguyên tử hoặc hợp hóa học khác, cùng một trong những đó là boron nitride xuất xắc boron nitrua (BN), nơi các nguyên tố đồ vật 5 cùng 7 vào bảng tuần trả kết hợp với nhau. Boron nitride rất có thể là vô đánh giá (không kết tinh), lục giác (tương từ bỏ như graphit), lập phương (tương trường đoản cú như kim cương, cơ mà yếu rộng một chút) cùng dạng wurtzite.

Dạng cuối cùng của hầu như dạng này vừa rất là hiếm, tuy nhiên cũng cực kì cứng. Được ra đời trong quy trình phun trào núi lửa, boron nitrua chỉ được phát hiện với con số nhỏ, tức là chúng chưa khi nào kiểm tra độ cứng bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, boron nitrua tạo ra thành một các loại mạng tinh thể khác – một mạng tứ diện thay bởi một khối lập phương chổ chính giữa mặt – cứng rộng kim cương 18%, theo những mô phỏng cách đây không lâu nhất.

lonsdaleite (kim cương cứng lục phương)


*
Hai viên kim cương cứng từ mồm núi lửa Popigai, một miệng núi lửa được hiện ra với tại sao được biết đến là 1 trong vụ va chạm của thiên thạch. đồ gia dụng thể sinh sống bên nên (đánh vết a) được kết cấu hoàn toàn từ kim cương, trong khi vật thể ở phía trái (đánh lốt b) là hỗn hợp của kim cương cứng và một lượng nhỏ tuổi lonsdaleite. Ví như lonsdaleite có thể được xuất bản mà không có bất kỳ loại tạp chất nào, nó sẽ vượt trội về độ bền và độ cứng so với kim cưng cửng nguyên chất.

Hãy tưởng tượng chúng ta có một thiên thạch chứa đầy carbon, và vì vậy có chứa than chì, bay xuyên qua bầu khí quyển của chúng ta và va chạm tới hành tinh Trái đất. Trong khi chúng ta có thể hình dung một thiên thạch rơi xuống như 1 khối cực kì nóng, chỉ tất cả lớp vỏ là bóc tách cháy; bên phía trong vẫn mát mẻ.

Khi va chạm với bề mặt Trái đất, áp suất phía bên trong trở cần lớn hơn ngẫu nhiên quá trình tự nhiên nào khác trên bề mặt hành tinh của bọn họ và khiến cho than chì nén lại thành một cấu trúc tinh thể. Tuy nhiên, nó không download mạng tinh thể lập phương của kim cưng cửng mà là 1 trong mạng lục giác, thực sự rất có thể đạt được độ cứng to hơn 58% so với mọi gì kim cương cứng đạt được.

Dyneema

Từ trên đây trở đi, chúng ta sẽ mang lại với những hợp chất nhân tạo. Dyneema, một một số loại polyme polyetylen dẻo nóng, chất có trọng lượng phân tử cao bất thường. Phần đông các phân tử mà họ biết là chuỗi nguyên tử có tổng cộng vài nghìn solo vị khối lượng nguyên tử (proton với / hoặc neutron). Nhưng UHMWPE (cho polyethylene trọng lượng phân tử khôn cùng cao) có chuỗi cực dài, với cân nặng phân tử tính bởi hàng triệu đơn vị trọng lượng nguyên tử.


*
Hình ảnh này cho thấy cận cảnh một gai dây được làm bằng dây trống rỗng LIROS Dyneema SK78. Đối với một số trong những loại vận dụng nhất định, trong các số đó người ta sẽ thực hiện vải hoặc dây thép, Dyneema là vật tư dạng tua cứng nhất theo thông tin được biết đến.

Với các chuỗi khôn cùng dài cho các polyme của chúng, các tương tác giữa các phân tử về cơ bạn dạng được tăng tốc đáng kể, tạo nên một vật tư rất cứng. Trên thực tế, nó cứng đến hơn cả có thời gian chịu đựng va đập tối đa so với bất kỳ loại nhựa nhiệt độ dẻo nào được biết thêm đến. Nó đang được call là sợi vượt trội nhất trên cụ giới, tốt hơn tất cả các các loại dây neo cùng dây kéo. Mang dù nhẹ hơn nước, nó rất có thể ngăn đạn và gồm độ bền vội vàng 15 lần so với cùng lượng thép tương ứng.

Palladium vi thuỷ tinh


*
Ảnh hiển vi của lốt nứt biến tấu trong thủy tinh kim loại dựa trên palladium cho thấy thêm sự bít chắn bởi nhựa rộng lớn rãi so với vết nứt sắc đẹp nét ban đầu. Hình bên là hình hình ảnh phóng đại của phần bù cắt (mũi tên) được cải tiến và phát triển trong quá trình trượt nhựa trước khi vết nứt mở ra. Các palladium vi thuỷ tinh có sức mạnh tổng hợp với độ dẻo dai cao nhất so với bất kỳ vật liệu nào đang biết

Điều quan trọng là phải phân biệt rằng gồm hai sệt tính đặc trưng mà tất cả các vật liệu vật lý đa số có: sức bền, sẽ là lực nhưng nó rất có thể chịu được trước lúc biến dạng với độ dẻo dai, là lượng năng lượng cần thiết để phá vỡ lẽ hoặc bẻ gãy nó.

Hầu không còn ceramic bền bỉ theo thời gian nhưng không cứng, dễ dàng vỡ khi rơi xuống hoặc ngay cả khi rơi xuất phát điểm từ 1 độ cao nhỏ. Các vật liệu lũ hồi, như cao su, có thể giữ được nhiều năng lượng trước khi bị phá vỡ dẫu vậy dễ bị biến dị và không bền chút nào.

Hầu hết các vật liệu thủy tinh đầy đủ giòn: mạnh bạo nhưng không quan trọng đặc biệt dai. Trong cả kính cường lực, như Pyrex hoặc Gorilla Glass. Nhưng vào năm 2011, các nhà phân tích đã cách tân và phát triển một nhiều loại vi chất liệu thủy tinh mới gồm 5 thành phần (phốt pho, silicon, germani, bạc đãi và palladium), trong những số ấy palladium hỗ trợ các mặt đường để hình thành những dải cắt, có thể chấp nhận được thủy tinh biến dị dẻo thay bởi nứt. Palladium vi thuỷ tinh tấn công bại toàn bộ các loại thép vày sự phối hợp của cả sức mạnh và độ dẻo dai. Đây là vật tư cứng tốt nhất không bao hàm carbon.

Buckypaper


*
Buckypaper làm bằng ống nano carbon, hay nói một cách khác là giấy xô, sẽ bức tường ngăn sự đi qua của những hạt 50 nanomet và khủng hơn. Nó có các đặc tính đồ gia dụng lý, hóa học, điện cùng cơ học tập độc đáo. Tuy nhiên nó hoàn toàn có thể được cấp lại hoặc cắt bởi kéo tuy thế nó cực kì chắc chắn. Với độ tinh khiết trả hảo, tín đồ ta cầu tính nó hoàn toàn có thể đạt thời gian chịu đựng gấp 500 lần so với một khối lượng thép tương đương. Hình hình ảnh này cho biết giấy bạc của NanoLab dưới kính hiển vi năng lượng điện tử quét.

Từ vào cuối thế kỷ 20, danh tiếng là gồm một dạng carbon còn cứng hơn hết kim cương: ống nano carbon. Bằng cách liên kết carbon cùng với nhau thành những hình lục giác, ống nano carbon có thể giữ một cấu tạo hình trụ cứng kiên cố hơn bất kỳ cấu trúc làm sao khác nhưng mà loài tín đồ từng biết. Nếu như bạn lấy một tập hợp các ống nano carbon và tạo nên một tấm kích thước lớn của chúng, các bạn sẽ tạo ra buckypaper.

Mỗi ống nano lẻ tẻ chỉ gồm chiều ngang tự 2 mang lại 4 nanomet, nhưng lại mỗi ống đều rất là mạnh với cứng. Nó chỉ bởi 10% trọng lượng của thép nhưng bao gồm độ bền gấp hàng trăm ngàn lần. Nó phòng cháy, rất là dẫn nhiệt, cài đặc tính bịt chắn điện từ cực đại và hoàn toàn có thể ứng dụng cho những ứng dụng công nghệ vật liệu, năng lượng điện tử, quân sự chiến lược và thậm chí là cả sinh học. Nhưng buckypaper ko thể được làm bằng 100% ống nano, đó chắc hẳn rằng là điều khiến cho nó không nằm ở vị trí vị trí hàng đầu trong danh sách này.

Graphene

Cuối cùng: một mạng tinh thể carbon lục giác chỉ dày một nguyên tử. Đó là những gì một tấm graphene, được mang lại là vật liệu cách mạng độc nhất được cải cách và phát triển và thực hiện trong nỗ lực kỷ 21. Nó là thành phần cấu trúc cơ bạn dạng của bản thân các ống nano cacbon, và các ứng dụng đang cải cách và phát triển liên tục. Hiện tại đấy là một ngành công nghiệp trị giá chỉ hàng triệu đô la, graphene dự kiến sẽ cải cách và phát triển thành một ngành công nghiệp trị giá chỉ hàng tỷ đô la chỉ trong vài thập kỷ.


*
Graphene, ở cấu hình lý tưởng, là một mạng lưới nguyên tử carbon ko có điểm yếu kém liên kết thành một hình lục giác hoàn hảo. Nó hoàn toàn có thể được coi như một hàng phân tử thơm vô hạn.

Tương ứng với độ dày, Graphene là vật tư cứng nhất được biết đến, là một trong chất dẫn phi thường cả nhiệt với điện, và gần như là trong suốt 100% so với ánh sáng. Giải Nobel thiết bị lý năm 2010 nằm trong về Andre Geim với Konstantin Novoselov bởi những thí nghiệm nâng tầm liên quan mang lại graphene, và những ứng dụng dịch vụ thương mại chỉ bắt đầu đang phân phát triển. Cho đến nay, graphene là vật liệu mỏng tanh nhất được biết thêm đến. Khoảng thời gian chỉ sáu năm giữa công trình xây dựng của Geim cùng Novoselov và giải thưởng Nobel mà họ đạt được là trong số những khoảng giải pháp ngắn tốt nhất trong lịch sử dân tộc vật lý.


*
Tinh thể K-4 chỉ bao gồm các nguyên tử cacbon được sắp xếp trong một mạng tinh thể, tuy nhiên với góc liên kết không theo quy ước so cùng với than chì, kim cưng cửng hoặc graphene. Các tính chất liên nguyên tử này có thể dẫn đến các đặc thù vật lý, hóa học và vật liệu khác biệt đáng kể ngay cả khi có những công thức hóa học giống hệt nhau cho nhiều cấu trúc khác nhau.

Xem thêm: Sự Thật Về Búp Bê Ma Ám Có Thật Kinh Dị Nhất Mọi Thời Đại, Sự Thật Về Búp Bê Ma


Nhiệm vụ tạo cho vật liệu cứng hơn, dạn dĩ hơn, chống trầy hơn, nhẹ hơn, cứng hơn, v.v., có lẽ rằng sẽ không khi nào kết thúc. Các thế hệ trước, ý tưởng về vi năng lượng điện tử, bóng chào bán dẫn hoặc năng lực điều khiển các nguyên tử riêng lẻ chắc hẳn rằng chỉ giành riêng cho lĩnh vực kỹ thuật viễn tưởng. Ngày nay, chúng phổ cập đến mức chúng ta coi toàn bộ chúng là điều hiển nhiên.

Khi bọn họ dốc toàn lực vào thời đại technology nano, đa số vật liệu tựa như các thứ được tế bào tả ở chỗ này ngày càng trở nên đặc biệt hơn và thịnh hành hơn đối với chất lượng cuộc sống của chúng ta. Thật là một trong những điều tuyệt đối khi được sống trong một nền thanh nhã nơi kim cương không còn là vật tư cứng độc nhất được nghe biết nữa; những tiến bộ khoa học mà bọn họ tạo ra sở hữu lại công dụng cho toàn làng mạc hội.