Список самых прочных материалов

Для обывателя прочность и твердость, по сути, одно и то же, но для инженера-материаловеда эти два понятия совершенно разные. Прочность любого материала указывает на его устойчивость к деформации, а твердость — на способность противостоять царапинам в целом. Знаете ли вы, какой самый твердый материал на земле? Если ответ отрицательный, то вы движетесь в правильном направлении, потому что в нашем обзоре на thebiggest.ru представлены самые твердые материалы, известные человеку.

Но прочность — это довольно широкий термин, который включает в себя множество свойств и предположений. Например, материал может быть прочным только в одном направлении и хрупким в других. Поэтому наш список не совсем объективен.

19

Стекловолокно

В 1932 году Рассел Слейтер создал новый прочный материал и использовал его в качестве теплоизоляции зданий.

Стекловолокно обладает механическими свойствами, сравнимыми с полимерами и углеродным волокном. Хотя стекловолокно не такое прочное, как углеродное волокно, оно гораздо дешевле и менее хрупкое при использовании в различных композитах.

18

Стекло из микролегированного палладия

В 2011 году исследователи материалов из Калифорнийского технологического института совместно с Berkeley Labs разработали новый тип металлического стекла с широким спектром свойств, которое намного прочнее стали.

Как следует из названия, это металлическое стекло изготовлено из палладия — металла с высоким коэффициентом твердости. Палладий уменьшает хрупкость стекла, но увеличивает его прочность.

17

Титановые сплавы

Эти сплавы чрезвычайно легкие и очень устойчивы к коррозии. Благодаря этим свойствам сплавы широко используются в судостроении.

При всех своих преимуществах титановые сплавы очень дороги, поэтому их применение в гражданском производстве весьма ограничено. В основном материал используется в производстве военных кораблей и ледоколов.

Читайте также: Самые большие ледоколы в мире.

16

Карбид вольфрама

Соединение карбида вольфрама состоит из равных частей атомов углерода и вольфрама. В основном она используется в производстве тяжелых промышленных режущих инструментов и крупнокалиберных снарядов.

15

Лонсдейлит

Фото: Хироаки Охфудзи и другие, CC BY 4.0, через Wikimedia Commons

Это природный минерал, образующийся при падении на Землю метеоритов, содержащих графит. Во время столкновения с поверхностью выделяется тепло, которое под высоким давлением превращает графит в алмаз. Это преобразование сохраняет гексагональную кристаллическую решетку графита.

Лонсдейлит был назван в честь известного кристаллографа ирландского происхождения Кэтлин Лонсдейл. В прессе часто сообщалось, что лонсдейлит на 58% тверже алмаза. Однако это оказалось мифом. По шкале Мооса твердость минерала составляет 7-8 единиц.

14

Мартенситностареющая сталь

Это особый тип сверхвысокопрочной стали, в которой твердость определяется не углеродом, а интерметаллическими соединениями. Такие стали известны своей прочностью и твердостью без потери пластичности.

Одним из основных элементов, используемых в мартенситных сталях, является 25-процентная массовая доля никеля. Благодаря лучшему соотношению веса и прочности по сравнению с большинством других сталей мартенситная сталь широко используется в ракетах и корпусах ракет.

13

Вектран

Производится исключительно японской корпорацией Kuraray и представляет собой химически устойчивый полиэстер с высокой прочностью и термостойкостью.

В основном используется для крепления электрических кабелей, тросов и как один из композитных материалов для высококлассных велосипедных шин. Есть и недостаток. Из-за высокой прочности этот материал легко раскалывается.

12

Кевлар

Впервые был использован в 1970-х годах, но не в военных машинах, а в качестве замены стали в гоночных шинах. Этот материал нашел широкое применение в промышленности, поскольку он в 5 раз прочнее стали.

Сегодня кевлар широко используется в производстве велосипедных шин, парусов для гоночных яхт, пуленепробиваемых жилетов. Он широко используется в аэрокосмической промышленности.

11

Паучий шёлк

Это паукообразное создание — один из самых твердых материалов, встречающихся в природе.

Прочность паучьего шелка при испытании зависит от вида и ряда других внешних факторов, таких как температура и влажность. Но при правильных условиях эта нить по прочности на разрыв в 10 раз превосходит кевлар.

Это интересно: если бы паучий шелк был длиной 40 000 километров — длина окружности экватора, — он весил бы около 500 граммов.

10

Карбид кремния

На снимке: минерал муссанит, который представляет собой встречающуюся в природе форму карбида кремния.

Этот материал составляет основу брони многих боевых танков. Он обладает высокой твердостью и прочностью, имеет высокую устойчивость к радиации и химическим соединениям.

9

Patella vulgata

Этот вид морских улиток, широко известный как «европейское блюдце», обитает в основном в Западной Европе. Их зубы — один из самых прочных материалов, встречающихся в окружающей среде.

Исследование 2015 года, опубликованное в журнале Королевского общества, показало, что зуб европейской улитки-блюдца может быть прочнее паучьего шелка, который официально является самым прочным природным материалом на Земле.

Читайте также: Самый большой в мире вид улиток.

8

Вюрцит борная нанотрубка

Вюрцит нитрита бора — одно из самых редких веществ в мире. Он встречается в природе или синтезируется вручную. Этот материал был назван в честь известного французского химика Шарля Вурца.

Различные моделирования показали, что борные нанотрубки из вюртцита могут выдерживать на 18% большее напряжение, чем алмаз. В природе они образуются во время извержений вулканов под воздействием высокой температуры и давления.

7

Buckypaper

Уникальный материал был создан американскими и бразильскими учеными. Он изготовлен из углеродных нанотрубок. Считается, что он примерно в 50 000 раз тоньше среднего человеческого волоса и в 500 раз прочнее стали.

Еще одна интересная особенность Buckypaper заключается в том, что он может рассеивать тепло, как латунь или сталь, и проводить электричество, как медь или кремний.

6

Зилон (Zylon)

Zylon был специально разработан независимым американским институтом SRI International как особый тип термореактивного жидкокристаллического полиоксазола. Он в 1,6 раза прочнее кевлара.

Zylon используется во многих областях, где требуется очень высокая прочность и отличная термическая стабильность. Теннисные ракетки, сноуборды — вот некоторые из известных областей его применения.

5

Углеродное волокно

Эти волокна имеют диаметр 5-10 микрометров и состоят в основном из атомов углерода. Эти волокна имеют ряд преимуществ перед сталями и сплавами.

Эти волокна характеризуются высокой жесткостью, высокой прочностью на разрыв, малым весом и высокой химической стойкостью. Эти свойства сделали углеродные волокна популярными в аэрокосмической и военной промышленности. Они также широко используются в производстве спортивного оборудования.

4

Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Dyneema)

Dyneema — это прочное и ультралегкое полиэтиленовое волокно, которое в основном используется в качестве композитных пластин для бронетехники. Он легче воды и останавливает пули в 15 раз лучше, чем сталь.

Он также используется для изготовления альпинистского снаряжения, рыболовных веревок и тетив. Он имеет высокий предел текучести 2,4 ГПа и низкий удельный вес 0,97 г/см³.

3

Алмаз

Все читатели thebiggest.ru знают, что алмазы — самый твердый материал в природе, если использовать для его измерения шкалу Мооса. Единственный способ поцарапать бриллиант — использовать другой бриллиант.

Такие свойства алмаза стали использоваться человеком в промышленности, в качестве изоляторов и полупроводников. А алмазное зерно просто необходимо для резки материалов высокой твердости.

Читайте также: Топ-10 самых больших алмазов в мире.

2

Углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки, как алмаз и графит, получены из аллотропов углерода в цилиндрической наноструктуре. Исключительная прочность и малый вес делают их ценными для электронной и нанотехнологической промышленности.

Кроме того, благодаря своим превосходным тепловым, электрическим и механическим свойствам углеродные нанотрубки являются основой многих отраслей промышленности.

1

Графен

Графен, вероятно, самый прочный материал, известный человеку. Он состоит из одного слоя углерода, расположенного в треугольной решетке. Он является основным структурным элементом древесного угля, графита и углеродных нанотрубок.

Хотя графен производится в небольших количествах уже более века, первое изолированное открытие материала было сделано К. Новоселовым и А. Геймом в 2004 году. Оба были удостоены Нобелевской премии по физике за вклад в науку.

Подведём итог

Подводя итоги выбора уникальных материалов, отметим, что прочность любого материала измеряется пределом прочности при растяжении, т.е. сопротивлением материала разрушению под постоянным давлением. В большинстве случаев прочность в настоящее время измеряется методом конечных элементов, который является наиболее эффективным методом.

Редакция TheBiggest.ru просит вас написать в комментариях, какие еще стойкие материалы вы знаете.

Другие 10 лучших производителей шин в мире В современном мире скорость — это все. Технический 0 1.7k. Другие Самые необычные танки в истории. Часть 2 Thebiggest.ru продолжает рассказ о самых необычных 0 5.7k. Наука и техника Самые необычные танки в истории. Часть 1 История различных видов оружия, созданных человечеством 1 5.9k. Почему в России большинство имен оканчиваются на -ов/-ев Имена, оканчивающиеся на -ов/-ев Имена, которые 86 313k. 5 тайных обществ, которые правят миром Общество любит тайны. Тайные интриги, заговоры 28 175k. Основные социальные и технологические достижения Советского Союза, оказавшие влияние на мир 31 год назад Советский Союз прекратил свое существование 13 9.1k. Самые удивительные факты об атомах Атом, как самая маленькая неделимая частица, был впервые 12 11.1k. Крупнейшие города России по переписи 2021 года Уже в 10 веке в западноевропейских хрониках 12 19.1k. Самые жестокие правители в истории В истории многих стран был период диктатуры, когда 177 27.8k.