什么比钢铁结实百倍(盘点比钢材还硬的新型材料)

 2023-01-08 08:03:15    86  

你知道地球上最坚固的物质是什么吗?你可能猜的是钻石,在某种意义上你是对的。它通常被认为是地球上最坚硬的天然物质。但是,就像大多数事情一样,这个答案被大大简化了。首先,硬度(和强度)不是单一的属性。材料可以在某种程度上非常坚固,也可以在另一种程度上非常坚固。有些能更好地抵抗抓挠,而有些则能更好地吸收外力。还有新的合成材料结合了这些特性。

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钻石

在莫氏硬度计(一种测量各种矿物质电阻的定性量表)中,钻石的硬度为10(刻度从1到10,其中10是最硬的)。钻石太硬了,必须用别的钻石来切割。

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达尔文吠蛛丝

达尔文吠蛛的蛛网通常被认为是世界上最坚硬的生物物质(尽管这一说法现在正受到另一种生物材料的质疑),它比钢铁更结实,比凯夫拉纤维更坚韧。同样值得注意的是它的重量。一根足以环绕地球直径的线只重半公斤。

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飞行石墨Aerographite

这种合成泡沫是世界上最轻的结构材料之一。它比聚苯乙烯泡沫塑料轻75倍(但结实多了!)这种材料可以压缩到原来尺寸的30倍而不会对结构造成任何损伤。

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钯微合金玻璃

由加利福尼亚的科学家开发的这种物质几乎是韧性和强度的完美结合。其原因是其化学结构抵消了玻璃的脆性,但仍然保持了其强度。

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碳化硅

这是战斗坦克使用的基本材料。实际上,它几乎被用在任何能使子弹偏转或折射的物体上。它的莫氏硬度等级为9,热膨胀系数也很低。

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立方氮化硼

立方氮化硼的强度和钻石差不多,它有一个主要的优点:在高温下不溶于镍和铁。由于这个原因,它可以用来加工这些元素(金刚石与铁和镍在高温下形成氮化物)。

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大力马线 Dyneema

它被认为是世界上最坚固的纤维。也许最神奇的是,尽管它比水轻,但它能挡住子弹!

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钛合金

钛合金非常柔韧,具有很高的抗拉强度,但没有钢合金那么硬。

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纳米纤维素

由木浆制成,这种神奇的新材料比钢还结实,也很便宜。事实上,纳米纤维素被认为是玻璃纤维和碳纤维的廉价替代品。

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帽贝齿

我们提到达尔文吠蛛的蛛网是地球上最强的生物材料之一。然而,事实证明,帽状齿甚至比蜘蛛网还要坚固。帽贝(水生蜗牛)的牙齿非常坚硬。它们必须如此,因为它们是用来清除岩石表面的藻类的。科学家们相信,在未来,我们可以复制帽贝齿牙齿的纤维结构,并将其用于汽车、船只,甚至飞机上。

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马氏体时效钢

这种物质结合了极高的强度和韧性而不失去延展性。它在航空航天和工具技术中有许多用途。

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锇是一种密度极高的元素,用于要求高耐久性和硬度的物品(电触点、钢笔等)。

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巴基纸

这种纳米技术是由比人类头发细5万倍的碳管制成的。这就解释了为什么它比钢轻10倍,却强500倍。

微晶格金属

微晶格金属是世界上最轻的金属,也是地球上最轻的结构材料之一。有人说它比泡沫塑料轻100倍!作为一种多孔的合成材料,它在许多工程领域有着广泛的应用。波音公司曾提到将其用于飞机制造,主要用于地板、座椅框架和墙壁。

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碳纳米管

碳纳米管(CNTs)是一种简单的“无缝圆柱形中空纤维”,由单片纯石墨构成。其结果是一种非常轻的材料。在纳米尺度上,碳纳米管的强度是钢的200倍。

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石墨烯气凝胶

想象一下石墨烯的韧性与难以想象的轻盈结合在一起。它比空气轻7倍,这种不可思议的材料经过90%以上的压缩后可以完全恢复,可以吸收900倍于自身重量的油。人们希望这种材料可以用来清理石油泄漏。

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目前麻省理工学院正在研发一种尚未命名的物质

麻省理工学院的科学家们相信他们已经找到了在三维空间中最大化石墨烯二维强度的秘密。它们尚未命名的物质的密度大约是钢的5%,但强度却是钢的10倍。

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碳炔

尽管只是单链原子,碳炔的拉伸强度是石墨烯的两倍,硬度是钻石的三倍。

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纤锌矿型氮化硼

这种天然物质是在火山爆发的强度下产生的,比钻石坚硬18%。它是最近发现硬度超过钻石的仅有的两种天然物质之一。问题是这种物质并不多,而且很难进行实际测试。

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蓝丝戴尔石

这种物质也是由碳原子构成的,只是排列方式不同而已。它和纤锌矿中的氮化硼是两种比钻石坚硬的天然物质之一。然而,与前一种物质一样,它的供应相对不足。它有时是由含有石墨的陨石撞击地球而形成的。

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