Самые лёгкие и прочные материалы на Земле. Самые твердые материалы в мире Какой самый крепкий материал в мире

Окружающий нас мир таит в себе еще множество загадок, но даже давно известные ученым явления и вещества не перестают удивлять и восторгать. Мы любуемся яркими красками, наслаждаемся вкусами и используем свойства всевозможных веществ, делающих нашу жизнь комфортнее, безопаснее и приятнее. В поисках самых надежных и крепких материалов человек совершил немало восторгающих открытий, и перед вами подборка как раз из 25 таких уникальных соединений!

25. Алмазы

Об этом точно знают если не все, то почти все. Алмазы – это не только одни из самых почитаемых драгоценных камней, но и один из самых твердых минералов на Земле. По шкале Мооса (шкала твёрдости, в которой оценка дается по реакции минерала на царапание) алмаз числится на 10 строчке. Всего в шкале 10 позиций, и 10-ая – последняя и самая твердая степень. Алмазы такие твердые, что поцарапать их можно разве что другими алмазами.

24. Ловчие сети паука вида Caerostris darwini


Фото: pixabay

В это сложно поверить, но сеть паука Caerostris darwini (или паук Дарвина) крепче стали и тверже кевлара. Эту паутину признали самым твердым биологическим материалом в мире, хотя сейчас у нее уже появился потенциальный конкурент, но данные еще не подтверждены. Паучье волокно проверили на такие характеристики, как разрушающая деформация, ударная вязкость, предел прочности и модуль Юнга (свойство материала сопротивляться растяжению, сжатию при упругой деформации), и по всем этим показателям паутина проявила себя удивительнейшим образом. Вдобавок ловчая сеть паука Дарвина невероятно легкая. Например, если волокном Caerostris darwini обернуть нашу планету, вес такой длинной нити составит всего 500 граммов. Таких длинных сетей не существует, но теоретические подсчеты просто поражают!

23. Аэрографит


Фото: BrokenSphere

Эта синтетическая пена – один из самых легких волокнистых материалов в мире, и она представляет собой сеть углеродных трубочек диаметром всего в несколько микронов. Аэрографит в 75 раз легче пенопласта, но при этом намного прочнее и пластичнее. Его можно сжать до размеров, в 30 раз меньших первоначального вида, без какого-либо вреда для его чрезвычайно эластичной структуры. Благодаря этому свойству аэрографитная пена может выдержать нагрузку, в 40 000 раз превышающую ее собственный вес.

22. Палладиевое металлическое стекло


Фото: pixabay

Команда ученых их Калифорнийского технического института и Лаборатории Беркли (California Institute of Technology, Berkeley Lab) разработала новый вид металлического стекла, совместивший в себе практически идеальную комбинацию прочности и пластичности. Причина уникальности нового материала кроется в том, что его химическая структура успешно скрадывает хрупкость существующих стеклообразных материалов и при этом сохраняет высокий порог выносливости, что в итоге значительно увеличивает усталостную прочность этой синтетической структуры.

21. Карбид вольфрама


Фото: pixabay

Карбид вольфрама – это невероятно твердый материал, обладающий высокой износостойкостью. В определенных условиях это соединение считается очень хрупким, но под большой нагрузкой оно показывает уникальные пластические свойства, проявляющиеся в виде полос скольжения. Благодаря всем этим качествам карбид вольфрама используется в изготовлении бронебойных наконечников и различного оборудования, включая всевозможные резцы, абразивные диски, свёрла, фрезы, долота для бурения и другие режущие инструменты.

20. Карбид кремния


Фото: Tiia Monto

Карбид кремния – один из основных материалов, используемых для производства боевых танков. Это соединение известно своей низкой стоимостью, выдающейся тугоплавкостью и высокой твердостью, и поэтому оно часто используется в изготовлении оборудования или снаряжения, которое должно отражать пули, разрезать или шлифовать другие прочные материалы. Из карбида кремния получаются отличные абразивы, полупроводники и даже вставки в ювелирные украшения, имитирующие алмазы.

19. Кубический нитрид бора


Фото: wikimedia commons

Кубический нитрид бора – это сверхтвердый материал, по своей твердости схожий с алмазом, но обладающий и рядом отличительных преимуществ – высокой температурной устойчивости и химической стойкости. Кубический нитрид бора не растворяется в железе и никеле даже под воздействием высоких температур, в то время как алмаз в таких же условиях вступает в химические реакции достаточно быстро. На деле это выгодно для его использования в промышленных шлифовальных инструментах.

18. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (СВМПЭ), марка волокон «Дайнима» (Dyneema)


Фото: Justsail

Полиэтилен с высоким модулем упругости обладает чрезвычайно высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения и высокой вязкостью разрушения (низкотемпературная надёжность). Сегодня его считают самым прочным волокнистым веществом в мире. Самое удивительное в этом полиэтилене то, что он легче воды и одновременно может останавливать пули! Тросы и канаты из волокон Дайнима не тонут в воде, не нуждаются в смазке и не меняют свои свойства при намокании, что очень актуально для судостроения.

17. Титановые сплавы


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

Титановые сплавы невероятно пластичные и демонстрируют удивительную прочность во время растяжения. Вдобавок они обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что делает их крайне полезными в таких областях, как авиастроение, ракетостроение, судостроение, химическое, пищевое и транспортное машиностроение.

16. Сплав Liquidmetal


Фото: pixabay

Разработанный в 2003 году в Калифорнийском техническом институте (California Institute of Technology), этот материал славится своей силой и прочностью. Название соединения ассоциируется с чем-то хрупким и жидким, но при комнатной температуре оно на самом деле необычайно твердое, износостойкое, не боится коррозии и при нагревании трансформируется, как термопласты. Основными сферами применения пока что являются изготовление часов, клюшек для гольфа и покрытий для мобильных телефонов (Vertu, iPhone).

15. Наноцеллюлоза


Фото: pixabay

Наноцеллюлозу выделяют из древесного волокна, и она представляет собой новый вид деревянного материала, который прочнее даже стали! Вдобавок наноцеллюлоза еще и дешевле. Инновация имеет большой потенциал и в будущем может составить серьезную конкуренцию стеклу и углеволокну. Разработчики считают, что этот материал вскоре будет пользоваться большим спросом в производстве армейской брони, супергибких экранов, фильтров, гибких батареек, абсорбирующих аэрогелей и биотоплива.

14. Зубы улиток вида «морское блюдечко»


Фото: pixabay

Ранее мы уже рассказали вам о ловчей сети паука Дарвина, которую некогда признали самым прочным биологическим материалом на планете. Однако недавнее исследование показало, что именно морского блюдечка – наиболее прочная из известных науке биологических субстанций. Да-да, эти зубки прочнее паутины Caerostris darwini. И это неудивительно, ведь крошечные морские создания питаются водорослями, растущими на поверхности суровых скал, и чтобы отделить пищу от горной породы, этим зверькам приходится потрудиться. Ученые полагают, что в будущем мы сможем использовать пример волокнистой структуры зубов морских блюдечек в машиностроительной промышленности и начнем строить автомобили, лодки и даже воздушные суда повышенной прочности, вдохновившись примером простых улиток.

13. Мартенситно-стареющая сталь


Фото: pixabay

Мартенситно-стареющая сталь – это высокопрочный и высоколегированный сплав, обладающий превосходной пластичностью и вязкостью. Материал широко распространен в ракетостроении и используется для изготовления всевозможных инструментов.

12. Осмий


Фото: Periodictableru / www.periodictable.ru

Осмий – невероятно плотный элемент, и благодаря своей твердости и высокой температуре плавления он с трудом поддается механической обработке. Именно поэтому осмий используют там, где долговечность и прочность ценятся больше всего. Сплавы с осмием встречаются в электрических контактах, ракетостроении, военных снарядах, хирургических имплантатах и применяются еще во многих других областях.

11. Кевлар


Фото: wikimedia commons

Кевлар – это высокопрочное волокно, которое можно встретить в автомобильных шинах, тормозных колодках, кабелях, протезно-ортопедических изделиях, бронежилетах, тканях защитной одежды, судостроении и в деталях беспилотных летательных аппаратов. Материал стал практически синонимом прочности и представляет собой вид пластика с невероятно высокой прочностью и эластичностью. Предел прочности кевлара в 8 раз выше, чем у стального провода, а плавиться он начинает при температуре в 450℃.

10. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, марка волокон «Спектра» (Spectra)


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

СВМПЭ – это по сути очень прочный пластик. Спектра, марка СВМПЭ, – это в свою очередь легкое волокно высочайшей износостойкости, в 10 раз превосходящее по этому показателю сталь. Как и кевлар, спектра используется в изготовлении бронежилетов и защитных шлемов. Наряду с СВМПЭ марки дайнимо спектра популярна в судостроении и транспортной промышленности.

9. Графен


Фото: pixabay

Графен – это аллотропная модификация углерода, и его кристаллическая решетка толщиной всего в один атом настолько прочная, что она в 200 раз тверже стали. Графен с виду похож на пищевую пленку, но порвать его – практически непосильная задача. Чтобы пробить графеновый лист насквозь, вам придется воткнуть в него карандаш, на котором должен будет балансировать груз весом с целый школьный автобус. Удачи!

8. Бумага из углеродных нанотрубок


Фото: pixabay

Благодаря нанотехнологиям ученым удалось сделать бумагу, которая в 50 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Листы из углеродных нанотрубок в 10 раз легче стали, но удивительнее всего то, что по прочности они превосходят в целых 500 раз! Макроскопические пластины из нанотрубок наиболее перспективны для изготовления электродов суперконденсаторов.

7. Металлическая микрорешетка


Фото: pixabay

Перед вами самый легкий в мире металл! Металлическая микрорешетка – это синтетический пористый материал, который в 100 раз легче пенопласта. Но пусть его внешний вид не вводит вас в заблуждение, ведь эти микрорешетки заодно и невероятно прочные, благодаря чему они обладают большим потенциалом для использования во всевозможных инженерных областях. Из них можно изготавливать превосходные амортизаторы и тепловые изоляторы, а удивительная способность этого металла сжиматься и возвращаться в своё первоначальное состояние позволяет использовать его для накопления энергии. Металлические микрорешетки также активно применяются в производстве различных деталей для летательных аппаратов американской компании Boeing.

6. Углеродные нанотрубки


Фото: User Mstroeck / en.wikipedia

Выше мы уже рассказывали про сверхпрочные макроскопические пластины из углеродных нанотрубок. Но что же это за материал такой? По сути это свернутые в трубку графеновые плоскости (9-ый пункт). В результате получается невероятно легкий, упругий и прочный материал широкого спектра применения.

5. Аэрографен


Фото: wikimedia commons

Известный также как графеновый аэрогель, этот материал чрезвычайно легкий и прочный одновременно. В новом виде геля жидкая фаза полностью заменена на газообразную, и он отличается сенсационной твердостью, жаропрочностью, низкой плотностью и низкой теплопроводностью. Невероятно, но графеновый аэрогель в 7 раз легче воздуха! Уникальное соединение способно восстанавливать свою изначальную форму даже после 90% сжатия и может впитывать такое количество масла, которое в 900 раз превышает вес используемого для абсорбции аэрографена. Возможно, в будущем этот класс материалов поможет в борьбе с такими экологическими катастрофами, как разливы нефти.

4. Материал без названия, разработка Массачусетского технологического института (MIT)


Фото: pixabay

Пока вы читаете эти строки, команда ученых из MIT работает над усовершенствованием свойств графена. Исследователи заявили, что им уже удалось преобразовать двумерную структуру этого материала в трехмерную. Новая графеновая субстанция еще не получила своего названия, но уже известно, что ее плотность в 20 раз меньше, чем у стали, а ее прочность в 10 раз выше аналогичной характеристики стали.

3. Карбин


Фото: Smokefoot

Хоть это и всего лишь линейные цепочки атомов углерода, карбин обладает в 2 раза более высоким пределом прочности, чем графен, и он в 3 раза жестче алмаза!

2. Нитрид бора вюрцитной модификации


Фото: pixabay

Это недавно открытое природное вещество формируется во время вулканических извержений, и оно на 18% тверже алмазов. Впрочем, алмазы оно превосходит еще по целому ряду других параметров. Вюрцитный нитрид бора – одна из всего 2 натуральных субстанций, обнаруженных на Земле, которая тверже алмаза. Проблема в том, что таких нитридов в природе очень мало, и поэтому их непросто изучать или применять на практике.

1. Лонсдейлит


Фото: pixabay

Известный также как алмаз гексагональный, лонсдейлит состоит из атомов углерода, но в случае данной модификации атомы располагаются несколько иначе. Как и вюрцитный нитрид бора, лонсдейлит – превосходящая по твердости алмаз природная субстанция. Причем этот удивительный минерал тверже алмаза на целых 58%! Подобно нитриду бора вюрцитной модификации, это соединение встречается крайне редко. Иногда лонсдейлит образуется во время столкновения с Землей метеоритов, в состав которых входит графит.

Под определением прочность подразумевается способность материалов не поддаваться разрушению в результате воздействия внешних сил и факторов, приводящих к внутреннему напряжению. У материалов, обладающих высокой прочностью, широкая область применения. В природе существую не только твердые металлы и прочные породы древесины, но и искусственно созданные высокопрочные материалы. Многие люди уверены в том, что самый прочный материал в мире – это алмаз, но так ли это в действительности?

Общая информация:

Дата открытия – начало 60-х годов;

Первооткрыватели – Сладков, Кудрявцев, Коршак, Касаткин;

Плотность – 1,9-2 г/см3.

В недавнем времени научные сотрудники из Австрии завершили работу по налаживанию устойчивого изготовления карбина, являющегося аллотропной формой углерода на основе sp-гибридизации углеродных атомов. Показатели его прочности в 40 раз превзошли показатели алмаза. Информация об этом была размещена в одном из номеров научного печатного периодического издания “Nature Materials”.

После тщательного изучения его свойств, ученые пояснили, что по прочности он не сравнится ни с одним ранее открытым и изученным материалом. Тем не менее в процессе производства возникли значительные трудности: структура карбина образована из атомов углерода, собранных в длинные цепочки, в результате чего он начинает разрушаться в процессе изготовления.

Для устранения выявленной загвоздки, физики из общественного университета в Вене создали специальное защитное покрытие, в котором и синтезировался карбин. В качестве защитного покрытия использовались слои графена, положенные друг на друга и свернутые в «термос». Пока физики прилагали все усилия для достижения стабильных форм, они выяснили, на электрические свойства материала влияет протяженность атомной цепочки.

Извлекать карбин из защитного покрытия без повреждений исследователи так и не научились, поэтому изучение нового материала продолжается, руководствуются ученые только лишь относительной устойчивостью атомных цепочек.

Карбин – малоизученная аллотропная модификация углерода, первооткрывателями которой стали советские ученые-химики: А.М.Сладков, Ю.П.Кудрявцев, В.В.Коршак и В.И.Касаточкин. Информация о результате проведения опыта с подробным описанием открытия материала в 1967 году появилась на страницах одного из крупнейших научных журналов – «Доклады академии наук СССР». Спустя 15 лет в американском научном журнале «Science» появилась статья, поставившая под сомнение результаты, которые получили советские химики. Выяснилось, что присвоенные малоизученной аллотропной модификации углерода сигналы могли быть связаны с присутствием примесей силикатов. С годами подобные сигналы обнаружили в межзвездном пространстве.

Общая информация:

Первооткрыватели – Гейм, Новоселов;

Теплопроводность – 1 ТПа.

Графен представляет собой двумерную аллотропную модификацию углерода, в которой атомы объединены в гексагональную решетку. Несмотря на высокую прочность графена, толщина его слоя составляет 1 атом.

Первооткрывателями материала стали русские физики, Андрей Гейм и Константин Новоселов. В своей стране ученые не заручились финансовой поддержкой и приняли решение о переезде в Нидерланды и Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии. В 2010 году ученым присудили Нобелевскую премию.

На листе графена, площадь которого равняется одному квадратному метру, а толщина – одному атому, свободно держатся предметы массой до четырех килограмм. Помимо того, что графен высокопрочный материал, он еще и очень гибкий. Из материала с такими характеристиками в будущем можно будет плести нити и другие веревочные структуры, не уступающие в прочности толстому стальному канату. При определенных условиях материал, открытый русскими физиками, может справляться с повреждениями в кристаллической структуре.

Общая информация:

Год открытия – 1967;

Цвет – коричнево-желтый;

Измеренная плотность – 3,2 г/см3;

Твердость – 7-8 единиц по шкале Мооса.

Структура лонсдейлита, обнаруженного в воронке метеорита, схожа с алмазом, оба материала – это аллотропные модификации углерода. Вероятнее всего, в результате взрыва графит, являющийся одним из компонентов метеорита, и превратился в лонсдейлит. На момент обнаружения материала ученые не отметили высоких показателей твердости, тем не менее, было доказано, если в нем не будет примесей, то он ничем не будет уступать высокой твердости алмаза.

Общая информация о нитриде бора:

Плотность – 2,18 г/см3;

Температура плавления – 2973 градуса по Цельсию;

Кристаллическая структура – гексагональная решетка;

Теплопроводность – 400 Вт/(м×К);

Твердость – меньше 10 единиц по шкале Мооса.

Основные отличия вюрцитного нитрида бора, представляющего собой соединение бора с азотом, заключаются в термической и химической стойкости и огнеупорности. Материал может быть разной кристаллической формы. К примеру, графитная самая мягкая, но при этом стабильная, именно она используется в косметологии. Сфалеритная структура в кристаллической решетке подобна алмазам, но уступает по показателям мягкости, обладая при этом лучшей химической и термической стойкостью. Такие свойства вюрцитного нитрида бора позволяют использовать его в оборудовании для высокотемпературных процессов.

Общая информация:

Твердость – 1000 Гн/м2;

Прочность – 4 Гн/м2;

Год открытия металлического стекла – 1960.

Металлическое стекло – материал с высоким показателем твердости, неупорядоченной структурой на атомарном уровне. Основное отличие структуры металлического стекла от обычного – высокая электропроводность. Получают такие материалы в результате твердотельной реакции, быстрого охлаждения или ионного облучения. Ученые научились изобретать аморфные металлы, показатели прочности которых в 3 раза больше, чем у стальных сплавов.

Общая информация:

Предел упругости – 1500 Мпа;

KCU – 0,4-0,6 МДж/м2.

Общая информация:

Ударная вязкость КСТ – 0,25-0,3 МДж/м2;

Предел упругости – 1500 Мпа;

KCU – 0,4-0,6 МДж/м2.

Мартенситно-стареющие стали – сплавы железа, обладающие высокой прочностью при ударах, при этом не теряющие тягучести. Несмотря на такие характеристики, материал не держит режущую кромку. Полученные путем термообработки сплавы – это низкоуглеродистые вещества, берущие прочность от интерметаллидов. В состав сплава входит никель, кобальт и другие карбидообразующие элементы. Данная разновидность высокопрочной, высоколегированной стали легко поддается обработке, связано это с небольшим содержанием в ее составе углерода. Материал с такими характеристиками нашел применение в аэрокосмической области, его используют в качестве покрытия ракетных корпусов.

Осмий

Общая информация:

Год открытия – 1803;

Структура решетки – гексагональная;

Теплопроводность – (300 К) (87,6) Вт/(м×К);

Температура плавления – 3306 К.

Блестящий металл голубовато-белого цвета, обладающий высокой прочностью, принадлежит к платиноидам. Осмий, обладая высокой атомной плотностью, исключительной тугоплавкостью, хрупкостью, высокой прочностью, твердостью и стойкостью к механическим воздействиям и агрессивному влиянию окружающей среды, широко применяется в хирургии, измерительной технике, химической отрасли, электронной микроскопии, ракетной технике и электронной аппаратуре.

Общая информация:

Плотность – 1,3-2,1 т/м3;

Прочность углеродного волокна – 0,5-1 ГПа;

Модуль упругости углеродного высокопрочного волокна – 215 Гпа.

Углерод-углеродные композиты – материалы, которые состоят из углеродной матрицы, а она в свою очередь армирована углеродными волокнами. Основные характеристики композитов – высокая прочность, гибкость и ударная вязкость. Структура композиционных материалов может быть как однонаправленной, так и трехмерной. Благодаря таким качествам композиты широко используются в различных областях, включая и аэрокосмическую отрасль.

Общая информация:

Официальный год открытия паука – 2010;

>Ударная вязкость паутины – 350 МДж/м3.

Впервые паука, плетущего сети огромных размеров, обнаружили неподалеку от Африки, на островном государстве Мадагаскар. Официально этот вид пауков открыли в 2010 году. Ученых, прежде всего, заинтересовали паутины, сплетенные членистоногим. Диаметр кругов на несущей нити может доходить до двух метров. Показатели прочности паутины Дарвина превышают показатели прочности синтетического кевлара, используемого в авиационной и автомобильной промышленности.

Общая информация:

Теплопроводность – 900-2300 Вт/(м×К);

Температура плавления при давлении 11 Гпа – 3700-4000 градусов по Цельсию;

Плотность – 3,47-3,55 г/см3;

Показатель преломления – 2,417-2,419.

Алмаз в переводе с древнегреческого означает «несокрушимый», однако ученые открыли еще 9 элементов, превосходящих его по показателям прочности. Несмотря на бесконечное существование алмаза в обычной среде, при высокой температуре и инертном газе он может превратиться в графит. Алмаз – эталонный элемент (по шкале Мооса), обладающий одним из самых высоких показателей твердости. Для него, как и для многих драгоценных камней, характерна люминесценция, позволяющая блестеть при попадании на него солнечных лучей.

Знаете ли вы, какой материал на нашей планете считается самым крепким? Со школы нам всем известно, что алмаз - крепчайший минерал, но он далеко не самый крепкий.

Твёрдость - не главное свойство, которым характеризуется материя. Одни свойства могут мешать появлению царапин, другие - способствовать эластичности. Хотите знать больше? Перед вами рейтинг материалов, которые будет очень сложно разрушить.

Бриллиант во всей своей красе

Классический пример прочности, засевший в учебниках и головах. Его твёрдость означает устойчивость к царапинам. В шкале Мооса (качественная шкала, которая измеряет сопротивление различных минералов) алмаз показывает результат в 10 (шкала идёт от 1 до 10, где 10 - самое твёрдое вещество). Алмаз настолько твёрдый, что другие алмазы должны быть использованы для его резки.

Паутина, способная остановить аэробус

Этот материал часто упоминается как самое сложное биологическое вещество в мире (хотя это утверждение сейчас оспаривается изобретателями), сеть паука Дарвина сильнее, чем сталь и обладает большим запасом жёсткости, чем кевлар. Её вес не менее замечателен: нить, достаточно длинная, чтобы окружить Землю, весит всего 0,5 кг.

Аэрографит в обычной посылке

Эта синтетическая пена является одним из самых лёгких строительных материалов в мире. Аэрографит примерно в 75 раз легче пенополистирола (но намного сильнее!). Этот материал может быть спрессован в 30 раз от его первоначального размера без ущерба для его структуры. Ещё один интересный момент: аэрографит может выдержать массу в 40 000 раз больше собственного веса.

Стекло во время краш-теста

Это вещество разработано учёными в Калифорнии. Микролегированное стекло имеет почти совершенное сочетание жёсткости и прочности. Причиной этого является то, что его химическая структура снижает хрупкость стекла, но сохраняет жёсткость палладия.

Вольфрамовое сверло

Карбид вольфрама невероятно твёрдый и имеет качественно высокую жёсткость, но он довольно хрупкий, его легко можно согнуть.

Карбид кремния в виде кристаллов

Этот материал используется в создании брони для боевых танков. Фактически он используется почти во всём, что может защищать от пуль. Он имеет рейтинг твёрдости Мооса 9, а также имеет низкий уровень теплового расширения.

Молекулярная структура нитрида бора

Примерно такой же сильный, как алмаз, кубический нитрид бора имеет одно важное преимущество: он нерастворим в никеле и железе при высоких температурах. По этой причине его можно использовать для обработки этих элементов (алмазные формы нитридов с железом и никелем при высоких температурах).

Кабель из Dyneema

Считается самым сильным волокном в мире. Возможно, вас удивит факт: «дайнима» легче воды, но она может остановить пули!

Трубка сплава

Титановые сплавы чрезвычайно гибкие и имеют очень высокую прочность на растяжение, но не имеют такой жёсткости, как стальные сплавы.

Аморфные металлы легко меняют форму

Liquidmetal разработан в компании Caltech. Несмотря на название, этот металл не является жидким и при комнатной температуре имеют высокий уровень прочности и износотойкости. При нагревании аморфные сплавы могут менять форму.

Будущая бумага может быть тверже алмазов

Это новейшее изобретение создаётся из древесной массы, при этом обладая большей степенью прочности, чем сталь! И гораздо дешевле. Многие учёные считают наноцеллюлозу дешёвой альтернативой палладиевому стеклу и углеродному волокну.

Раковина блюдца

Ранее мы упоминали, что пауки Дарвина плетут нить одного из самых прочных органических материалов на Земле. Тем не менее зубы морского блюдечка оказались ещё сильнее, чем паутины. Зубы лимпетов чрезвычайно жёсткие. Причина этих удивительных характеристик в назначении: сбор водорослей с поверхности горных пород и кораллов. Учёные считают, что в будущем мы могли бы скопировать волокнистую структуру зубов лимпета и использовать её в автомобильной промышленности, кораблях и даже авиационной индустрии.

Ступень ракеты, в которой многие узлы содержат мартенситностареющие стали

Это вещество сочетает в себе высокий уровень прочности и жёсткости без потери эластичности. Стальные сплавы этого типа находят применение в аэрокосмических и промышленно-производственных технологиях.

Кристалл осмия

Осмий чрезвычайно плотен. Его используют при изготовлении вещей, требующих высокого уровня прочности и твёрдости (электрические контакты, ручки для наконечников и т.д.).

Кевларовая каска остановила пулю

Используемый во всём, от барабанов до пуленепробиваемых жилетов, кевлар является синонимом твёрдости. Кевлар - это тип пластика, который обладает чрезвычайно высокой прочностью на растяжение. Фактически она примерно в 8 раз больше, чем у стальной проволоки! Он также может выдерживать температуры около 450 ℃.

Трубы из материала Spectra

Высокоэффективный полиэтилен является действительно прочным пластиком. Эта лёгкая, прочная нить может выдерживать невероятное натяжение и в десять раз прочнее стали. Подобно кевлару, Spectra также используется для баллистических устойчивых жилетов, шлемов и бронетехники.

Гибкий экран из графена

Лист графена (аллотроп углерода) толщиной в один атом в 200 раз сильнее, чем сталь. Хотя графен похож на целлофан, он действительно поражает. Понадобится школьный автобус, балансирующий на карандаше, чтобы проткнуть стандартный лист А1 из этого материала!

Новая технология, способная перевернуть наше представление о прочности

Эта нанотехнология изготовлена из углеродных труб, которые в 50 000 раз тоньше человеческих волос. Это объясняет, почему он в 10 раз легче, чем сталь, но в 500 раз сильнее.

в сателлитах регулярно применяются сплавы из микрорешётки

Самый лёгкий в мире металл, металлическая микрорешётка также является одним из самых лёгких конструкционных материалов на Земле. Некоторые учёные утверждают, что он в 100 раз легче пенополистирола! Пористый, но чрезвычайно сильный материал, он используется во многих областях техники. Boeing упомянул об использовании его при изготовлении самолётов, в основном в полах, сидениях и стенах.

Модель нанотрубок

Углеродные нанотрубки (УНТ) можно описать как «бесшовные цилиндрические полые волокна», которые состоят из одного скатанного молекулярного листа чистого графита. В результате получается очень лёгкий материал. В наномасштабе углеродные нанотрубки имеют прочность в 200 раз больше, чем у стали.

Фантастический аэрографен сложно даже описать!

Также известен как графеновый аэрогель. Представьте себе прочность графена в сочетании с невообразимой лёгкостью. Аэрогель в 7 раз легче воздуха! Этот невероятный материал может полностью восстановиться после сжатия в более чем 90% и может поглощать до 900 раз больше собственного веса в масле. Есть надежда, что этот материал можно будет использовать для ликвидации разливов нефти.

Главный корпус политеха штата Массачусетс

На момент написания этой статьи учёные из Массачусетского технологического института полагали, что они обнаружили секрет максимизации 2-мерной прочности графена в 3-х измерениях. Их пока ещё неназванное вещество может иметь примерно 5% плотности стали, но в 10 раз больше прочности.

Молекулярная структура карбина

Несмотря на то что он является единой цепочкой атомов, карбин имеет удвоенную прочность на растяжение от графена и в три раза большую жёсткость, чем алмаз.

место рождения нитрида бора

Это природное вещество производится в жерле действующих вулканов и на 18% прочнее, чем алмаз. Это одно из двух веществ, встречающихся в природе, которые, как было установлено, в настоящее время превосходят алмазы по твёрдости. Проблема в том, что там не так много этого вещества, и сейчас трудно сказать наверняка, является ли это утверждение на 100% верным.

Метеориты - главные источники лонсдейлита

Также известный как гексагональный алмаз, это вещество состоит из атомов углерода, но они просто расположены по-другому. Наряду с вюрцитом нитридом бора это одно из двух природных веществ тверже алмаза. На самом деле Лондсдейлит 58% тверже! Однако, как и в случае с предыдущим веществом, он находится в относительно малых объёмах. Иногда он возникает, когда графитовые метеориты, сталкиваются с планетой Землёй.

Будущее не за горами, поэтому к концу XXI века можно ожидать появление сверхпрочных и сверхлёгких материалов, которые придут на смену кевлару и алмазам. А пока остаётся только удивляться развитию современных технологий.

Какие разновидности плит для строительства, ремонта и обшивки стен, пола и потолка существуют? Их особенности, достоинства и недостатки. Если взять для примера, каркасные дома, то долговечность и внешний вид таких домов напрямую зависят от используемых панелей для внутренней и наружной обшивки. Более того, применение панелей с готовой отделкой или слоем теплоизоляции (панель «сендвич») заметно сокращает и так непродолжительные сроки возведения сборно-каркасного дома.

ДСП

Древесно-стружечная плита изготавливается путем горячего прессования древесных стружек со связующими термоактивными смолами, которые составляют 6-18 % от массы стружки. Смолы экологически небезопасны, так как содержат вредный для человека формальдегид. По содержанию этого вещества ДСП разделяют на классы E1 и Е2. Более экологически безопасен класс E1, он разрешен к использованию в производстве даже детской мебели. Целиком облицованные ДСП-плиты не несут никакого вреда здоровью, вредное воздействие оказывают только открытые кромки. Новые технологии позволяют производить плиты класса Super Е, которые по всем санитарным нормам считаются безопасными. В целом материал отличается достаточно высокой плотностью, низкой стоимостью и простотой в обработке. ДСП обшивают стены, крыши, изготавливают перегородки, полы, используют в качестве основания под линолеум и ковровые покрытия.

Достоинства ДСП :

• широкая номенклатура цветов, рисунков, толщины;
• легко обрабатывается;
• однородность структуры.

Недостатки ДСП:

• плохо удерживает шурупы и гвозди, особенно при повторной сборке;
• уязвим для влаги;
• содержит канцерогены (например, меламин).

МДФ

Древесная плита средней плотности или древесноволокнистая плита сухого прессования. МДФ от английского (Medium Density Fiberboard). Изготавливается из древесной стружки, перемолотой в муку методом сухого прессования, при высоких температуре и давлении с добавлением вещества лигнин, который содержится в натуральной древесине. Лигнин делает этот материал экологически чистым и устойчивым к грибкам и микроорганизмам. Плиты МДФ бывают толщиной от 3 до 30 мм и ламинируются пластиками, лакируются или облицовываются шпоном. По влагостойкости и механическим характеристикам МДФ превосходят натуральное дерево и ДСП. Также МДФ в 2 раза прочнее и лучше держит шурупы. МДФ используется для отделки помещений, например, в виде стеновых панелей или ламинированного напольного покрытия - ламината, при производстве мебели, корпусов акустических систем. МДФ имеет однородную структуру, легко обрабатывается, очень прочная.

Достоинства МДФ:

• огнестойкость;
• биостойкость;
• высокая прочность;
• лучше, чем ДСП держит шурупы;
• влагостойкость выше, чем у ДСП;
• широкий выбор цветов и рисунков благодаря покрытию пленками и шпоном.

Недостатки МДФ:

• горит с выделением ядовитого дыма;
• пылевидные опилки, образующиеся при обработке и распилке плит, вредны для здоровья.

Гипсокартон (ГКЛ)

По праву считается одним из самых популярных материалов для выравнивания стен, потолков и полов, устройства межкомнатных перегородок и даже элементов декора, таких как арки, колонны, сфероиды, многоуровневые потолочные покрытия и т.д. Основным компонентом гипсокартонных листов служит гипсовый наполнитель и это определяет многие положительные качества стройматериала. Так, гипсокартон химически инертен, его кислотность примерно равна кислотности человеческой кожи, он не содержит и не выделяет во внешнюю среду вредных для человека химических соединений. Стандартная плита на 93% состоит из двуводного гипса, 6% из картона и еще 1% приходится на поверхностно — активные вещества, крахмал и влагу.

Так, хрупкость панелей затрудняет их транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы. По этой же причине ГКЛ не может выдерживать значительных физических нагрузок и не рекомендуется для выравнивания полов. Подвесные потолки из гипсокартона могут выдерживать вес не более чем 4 кг на метр квадратный, в то время как натяжные потолки способны нести нагрузку больше 100 кг на эту же единицу площади.

Разновидностью или более современной модификацией простого листа гипсокартона служит окрашенный или ламинированный гипсокартон, гипсовинил или гипсолам — гипсокартон цветной, с виниловым покрытием. Принципиально новый материал, имеющий изначально эксклюзивный внешний вид с широким выбором декора. Применяется для внутренней облицовки стен, для зашивки оконных откосов, создания перегородок, витрин и выставочных стеллажей, без дополнительной отделки.

Ламинированный гипсокартон, гипсовинил или гипсолам — гипсокартон цветной, оклеенный виниловым покрытием

Эти экологически чистые негорючие панели представляют собой гипсовую плиту, оклеенную с двух сторон специальным картоном. Имеют идеальную геометрию и используются для устройства внутренних перегородок и подшивки потолков. Поставляются в листах 2700 (3000) х 1200 х 12 мм. Выпускаются специальные марки гипсокартона для влажных (ванная комната) и пожароопасных (стена у камина) помещений. Они окрашены в «сигнальные» цвета - красный и зеленый. Есть гипсокартон и повышенной пластичности (толщина 6 мм, ширина 900 мм) для обшивки закругленных стен. На основе гипсокартона изготавливают панели «сэндвич» с теплоизолирующим слоем пенополиуретана (до 50 мм). Их используют уже для внутренней обшивки наружных стен без последующего утепления и пароизоляции. Это значительно сокращает сроки строительства.

Достоинства гипсокартона:

• не горит, но при значительном нагреве разрушается;

Недостатки гипсокартона:

• низкая прочность, хрупкость;
• большая уязвимость для влаги даже влагостойкой разновидности;
• плохо переносит низкую температуру и значительные перепады температур;
• пригоден только для внутренней отделки.

Гипсоплита

Гипсоплиты практичный, современный и экологически безопасный материал, так как изготавливается без использования токсичных веществ из природного гипса, который не проводит электричества и не имеет запаха. Гипсоплита отвечает всем требованиям противопожарной безопасности. Гипсоплита, гипсовая пазогребневая плита (ПГП) является основным материалом при конструировании перегородок, подвесных потолков, различных декоративных выступов. Используется для выравнивания потолков, стен, «зашивки» систем коммуникаций. Гипсоплита бывает влагостойкой и стандартной. Стандартная используется в зданиях с нормальной влажностью. Для сырых помещений предназначены плиты с гидрофобными добавками. Такие плиты легко отличить по характерной зеленой окраске.

Достоинства гипсоплит:

• экологическая и санитарная безопасность;
• легко обрабатывается: режется, сверлится;
• мало горючий материал, класс горючести Г1
• относительно дешевая.

Недостатки гипсоплит:

• низкая прочность, хрупкость;
• большая уязвимость для влаги даже влагостойкой разновидности.

Гипсоволокнистый лист

Гипсоволокнистый лист (ГВЛ) – это современный экологически чистый гомогенный материал, обладающий отличными техническими характеристиками. Он производится методом полусухого прессования смеси гипса и целлюлозной макулатуры. По своим физическим свойствам гипсоволоконный лист представляет собой достаточно прочный, твердый материал, славящийся также своими огнеупорными качествами.

Гипсоволокнистый лист, благодаря своей универсальности, получил очень широкое распространение в строительной сфере. Применяется для устройства межкомнатных перегородок, стяжек полов, подвесных потолков, облицовки стен и огнезащиты конструкций. Популярностью пользуется ГВЛ для пола, который служит для сборки основания напольного покрытия, а также облицовочный вариант, при помощи которого обшиваются, к примеру, деревянные поверхности, за счет чего повышается их огнестойкость. В зависимости от области применения гипсоволокнистые листы подразделяют на два типа: ГВЛВ (влагостойкие) и ГВЛ (обычные).

Достоинства гипсоволокнистых листов:

• ГВЛ по сравнению с ГКЛ легче переносит распиловку в любом направлении, так как однороден по составу;
• Более высокая прочность за счет армирования целлюлозным волокном;
• Повышенная шумоизоляция.

Недостатки гипсоволокнистых листов:

• Менее прочен на изгиб, чем ГКЛ;
• Менее приспособлен для внутренней отделки, чем ГКЛ;
• Необходимость предварительной обработки перед покраской.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) - идеальный материал для наружной обшивки каркаса и перегородок во влажных и огнеопасных помещениях, служит хорошим выравнивающим основанием для любых напольных покрытий. Имеет твердую и гладкую поверхность, штукатурится и облицовывается плиткой, пилится ножовкой, негорюч, устойчив к влаге и колебаниям температуры. Поставляется в листах 3600 х 1200 х 10 (12, 16, 20 и 26) мм.

Фанера является одним из наиболее распространенных материалов, широко применяемых в строительстве. Производство фанеры происходит путем склеивания нескольких слоев лущеного шпона фенолформальдегидными смолами. Для этой цели, как правило, используют березовый или хвойный шпон небольшой толщины. Выбор данных пород обусловлен их широким распространением в наших лесах: в Европе, Новой Зеландии и некоторых других странах для производства фанеры разных сортов широко используют дуб, клен, граб и даже грушу. Склеивание шпона осуществляется под давлением при повышенной температуре. Образовавшиеся в результате листы охлаждаются, и после непродолжительной вылежки собираются в упаковки по 10 или 20 штук.

В зависимости от древесины и клея, которые используются при производстве фанеры, она классифицируется на:

• фанера повышенной влагостойкости (ФСФ)
• фанера средней влагостойкости (ФК)
• фанера бакелизированная (БФ)

— представляет собой облицованную с одной или двух сторон бумагосмоляным покрытием фанеру. Данное покрытие весьма эффективно препятствует проникновению влаги, обладает высокой устойчивостью к стиранию и образованию плесени и грибков, устойчива к коррозии и разрушению. Данный тип фанеры благодаря ламинированию пользуется достаточной популярностью. При помощи ламинирования можно нанести практически любой рисунок или имитацию под: дуб, тополь, клён, березу, орех, сосну и лиственницу.

Достоинства фанеры:

• высокая прочность на разрыв и изгиб;
• отлично пилится, сверлится и скрепляется как гвоздями, так и шурупами;
• сравнительно недорогой материал.

Недостатки фанеры:

• смолы, используемые при склейке шпона, содержат довольно большую концентрацию фенольных соединений;
• горючесть;

Ориентированно-стружечная плита

Ориентированно-стружечная плита (ОСП — OSB) , производимая методом прессования стружки толщиной до 0,7 мм и длиной до 140 мм под высоким давлением и температурой с применением небольшого количества склеивающей смолы. ОСП-плиты в 3 раза прочнее ДСП и МДФ-плит за счет расположения стружки продольно во внешних слоях и поперечно во внутренних. При такой прочности ОСП — материал очень гибкий и отлично используется при строительных и отделочных работах. ОСП-плитами различной толщины (от 6 до 30 мм) обшивают мансарды, потолки, стены, из них изготавливают черновые полы, опалубки, стеновые панели, ограждения и разборные конструкции. На пол под ламинат обычно используют самые тонкие плиты — 6 и 8 мм толщиной, для конструкций и опалубок более толстые — от 10 мм. ОСП-3 — это более прочная разновидность данного материала, используемая при малоэтажном строительстве в условиях повышенной влажности. Также из-за оригинальной текстуры ОСП является излюбленным материалом у декораторов и дизайнеров для отделки интерьеров. Из ОСП получается достаточно эффектное оформление потолка или элементов во встроенной мебели или в стенах.

На ряду с обычными плитами ОСП, есть и ОСП шпунтованная - плита с обработанными торцами паз - гребень, с 2-х или 4-х сторон.

Достоинства ОСП:

• прочность относительно других применяемых плит;
• влагостойкость выше, чем у ДСП и гипсоплиты;
• широкий размерный ряд;
• дешевле ДСП;
• хорошо держит шурупы, даже при повторном вкручивании.

Недостатки ОСП:

• обрабатывается хуже ДСП из-за неоднородности структуры;
• пыль, выделяющаяся при резке ОСП, раздражает слизистые оболочки носа, глаз.
• содержит формальдегид, особенно его много во влагостойких плитах.

Стекломагниевый лист

Стекломагниевый лист или стекломагнезитовый лист (СМЛ) белый, армированный стеклотканью, на 40 процентов легче ГВЛ, гибкий, прочный, огнеупорный, влагостойкий. Благодаря армирующей стеклотканной сетке СМЛ может гнуться с радиусом кривизны до трех метров. Это качество позволяет применять его на неровных поверхностях. Высокие влагостойкие качества позволяют использовать его в помещениях с повышенной влажностью. На лицевую сторону плиты допускается наклеивание любых отделочных материалов. При толщине листа 6мм он способен удерживать огонь в течение 2-х часов, выдерживает нагрев до 1500 градусов. Толщина листа: 3-20 мм.

Стекломагниевый лист (СМЛ) — универсальный листовой отделочный материал на основе магнезита и стекловолокна. Технология изготовления и состав материала придают ему такие качества, как гибкость, прочность, огнеупорность и влагостойкость. Его качества, позволяют применять его на неровных поверхностях и понижает возможность перелома листа при монтаже и переносе. Кроме того, этот материал экологически чистый, не содержит вредных веществ и асбеста, не выделяет токсических веществ даже при нагревании. В отличие от гипсокартона СМЛ-Премиум класса отностится к трудногорючим материалам (НГ).

Область применения стекломагниевого листа чрезвычайно высока. Как и из гипсокартона, из него можно делать потолки, стены и межкомнатные перегородки. Более того, с помощью стекломагнезитовых листов можно отделывать наружные фасады коттеджей и домов. СМЛ — надежная основа для любого вида отделки. Новый материал идеально подходит для душевых, саун, бассейнов — ведь стекломагниевый лист способен выдерживать высокую влажность, перепады температуры и открытый огонь. На поверхность СМЛ можно наносить самые разные виды шпатлевок, красок, клеев. Можно наклеить обои, алюминиево-композитные панели, шпон, пластик, керамическую, стеклянную или зеркальную плитку.

Лицевая (гладкая) поверхность листов предназначена для окрашивания, наклеивания обоев, ламинирования и нанесения различных видов декоративных текстур без предварительного, окончательного шпатлевания и грунтования всей поверхности материала. Тыльная (шероховатая) поверхность листов предназначена для прочной сцепки при приклеивании штучных облицовочных и декоративных материалов (керамической или кафельной плитки, шпона и т.п.), либо самого материала на стены и пол, склейке листов между собой. СМЛ может крепиться на крепежную систему, как из металла, так и из дерева. А также непосредственно на ограждающую конструкцию при помощи клея.

На ряду с обычными стекломагниевыми листами, в последнее время все чаще стали появляться ламинированные стекломагниевые листы с разнообразным рисунком и толщиной внешего покрытия.

Достоинства стекломагнезита:

• Влагостойкость — не подвергается деформации, не разбухает и не теряет своих свойств;
• Огнестойкость — магнезитные панели негорючий материал;
• Хорошая звукоизоляция — 12мм панель по звукопроницаемости соответствует четырем слоями двенадцати миллиметрового гипсокартонового листа, или кирпичной стены толщиной 150мм;
• Высокая прочность и гибкость — может гнуться с радиусом кривизны от 25 см до 3 метров;
• Легче аналогичных плит из дерева или гипса;
• Низкая теплопроводность, может использоваться как дополнительный утеплитель;
• Может применяться для отделки, как снаружи, так и изнутри.

Недостатки стекломагнезита :

• Более хрупкий, чем гипсоволокнистый лист;
• При шпатлевке стыков необходимо использовать шпатлевки на химических клеях;
• Свойства значительно разнятся в зависимости от производителя и класса СМЛ.

Фибролит — это плитный материал, изготавливаемый прессованием специального древесного волокна (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества (магнезиальное вяжущее). Волокно получают из отходов деревообрабатывающей промышленности, в результате обработки на деревострогательных станках. Один из плюсов фибролитовых плит – небольшой объемный вес. Фибролит отличается огнестойкостью: стружки пропитаны цементом, и при воздействии огня на них образуется лишь копоть. Материал допускает различные варианты отделки, легко крепится к любым конструкциям с помощью гвоздей, саморезов, дюбелей, легко поддается распилке.

— трудносгораемый, биостойкий материал, который применяют в качестве теплоизоляционного, конструкционно-теплоизоляционного и акустического материалов в строительных конструкциях зданий и сооружений с относительной влажностью воздуха не выше 75%.

Обычные фибролитовые плиты производятся толщиной 3-5 мм с использованием в качестве вяжущего серого цемента. Эти плиты применяются для различного рода термоизоляции, при устройстве кровельного покрытия и оштукатуренных перегородок. Акустические плиты обычно производятся из мелкой древесной шерсти (0,75-2 мм), что улучшает их внешний вид, ничем не закрываются, а также колеруются в цвета, гармонирующие с интерьером или производятся с использованием магнезита или белого цемента вместо серого. Композитная фибролитовая панель — это двух- или трехслойная панель со средним слоем из термоизоляционного материала, например, жесткой пены или минерального волокна (минеральная силикатная шерсть). Толщина среднего слоя обычно колеблется от 15 до 140 мм, хотя внешние слои фибролита имеют толщину от 5 до 20 мм. В этом случае уровень термоизоляции значительно увеличивается.

Достоинства фибролитовых плит:

• Легкость монтажа;
• Хороший утеплитель;
• Механически прочный;
• Обширные декоративные возможности;
• Хорошая влагостойкость и огнестойкость;
• Звукоизоляция;
• Гигиеничность, безвредность здоровью человека и окружающей среды;
• Не портят грызуны и насекомые, не гниет.

Недостатки фибролитовых плит :

• Малая прочность на изгиб;
• Значительный вес.

Не стесняйтесь комментировать статью, если у Вас есть чем дополнить этот материал. Если Вы нашли ошибки или несоответствия. Возможно Вы знаете еще какой то аналогичный материал не представленный в этой статье?

Каждый из вас знает, что эталоном твердости на сегодня так и остается алмаз. При определении механической твердости существующих на земле материалов твердость алмаза берется как эталон: при измерениях методом Мооса – в виде поверхностного образца, методами Виккерса или Роквелла – в качестве индентора (как более твердое тело при исследовании тела с меньшей твердостью). На сегодняшний день можно отметить несколько материалов, твердость которых приближается к характеристикам алмаза.

Сравниваются в данном случае оригинальные материалы, исходя из их микротвердости по методу Виккерса, когда материал считается сверхтвердым при показателях в более 40 ГПа. Твердость материалов может изменяться, в зависимости от характеристик синтеза образца или направления приложенной к нему нагрузки.

Колебания показателей твердости от 70 до 150 ГПа – общеустановленное понятие для твердых материалов, хотя эталонной величиной принято считать 115 ГПа. Давайте рассмотрим 10 самых твердых материалов, кроме алмаза, которые существуют в природе.

10. Субоксид бора (B 6 O) - твердость до 45 ГПа

Субоксид бора обладает способностями создавать зерна, имеющие форму икосаэдров. Образованные зерна при этом не являются обособленными кристаллами или разновидностями квазикристаллов, представляя собой своеобразные кристаллы-двойники, состоящие из двух десятков спаренных кристаллов-тетраэдров.

10. Диборид рения (ReB 2) - твердость 48 ГПа

Многие исследователи ставят под сомнение вопрос, может ли этот материал причисляться к материалам сверхтвердого типа. Это вызвано весьма необычными механическими свойствами соединения.

Послойное чередование разных атомов делает этот материал анизотропным. Поэтому измерение показателей твердости получаются разными при наличии разнотипных кристаллографических плоскостей. Таким образом, испытаниями диборида рения при малых нагрузках обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость становится намного меньше и составляет приблизительно 22 ГПа.

8. Борид магния-алюминия (AlMgB 14) - твердость до 51 ГПа

Состав представляет собой смесь алюминия, магния, бора с невысокими показателями трения скольжения, а также высокой твердостью. Эти качества могли бы стать находкой для производства современных машин и механизмов, работающих без смазки. Но использование материала в такой вариации пока что считается непомерно дорогим.

AlMgB14 - специальные тоненькие пленки, создающиеся при помощи лазерного напыления импульсного типа, имеют способность обладать микротвердостью до 51 ГПа.

7. Бор-углерод-кремний - твердость до 70 ГПа

Основа такого соединения обеспечивает сплаву качества, подразумевающие оптимальную устойчивость к химическим воздействиям негативного типа и высокой температуре. Такой материал обеспечивается микротвердостью до 70 ГПа.

6. Карбид бора B 4 C (B 12 C 3) - твердость до 72 ГПа

Еще один материал – карбид бора. Вещество достаточно активно стало использоваться в разных сферах промышленности практически сразу же после его изобретения в 18 веке.

Микротвердость материала достигает 49 ГПа, но доказано, что и этот показатель можно увеличить посредством добавления ионов аргона в строение кристаллической решетки – до 72 ГПа.

5. Нитрид углерода-бора - твердость до 76 ГПа

Исследователи и ученые со всего мира давно пытаются синтезировать многосложные сверхтвердые материалы, в чем уже были достигнуты ощутимые результаты. Компонентами соединения являются атомы бора, углерода и азота – близкие по размерам. Качественная твердость материала доходит до 76 ГПа.

4. Наноструктурированный кубонит - твердость до 108 ГПа

Материал еще называется кингсонгитом, боразоном или эльбором, а также обладает уникальными качествами, успешно используемыми в современной промышленности. При показателях твердости кубонита в 80-90 ГПа, близких к алмазному эталону, сила закона Холла-Петча способна обусловить их значительный рост.

Это означает, что при уменьшении размеров кристаллических зерен увеличивается твердость материала – существуют определенные возможности увеличения до 108 ГПа.

3. Вюртцитный нитрид бора - твердость до 114 ГПа

Вюрцитная кристаллическая структура обеспечивает высокие показатели твердости данному материалу. При локальных структурных модификациях, во время приложения нагрузки конкретного типа, связи между атомами в решетке вещества перераспределяются. В этот момент качественная твердость материала становится больше на 78 %.

Лонсдейлит является аллотропной модификацией углерода и отличается явной схожестью с алмазом. Обнаружен твердый природный материал был в метеоритном кратере, образовавшись из графита – одного из компонентов метеорита, однако рекордной степенью прочности он не обладал.

Учеными было доказано еще в 2009 году, что отсутствие примесей способно обеспечить твердость, превышающую твердость алмаза. Высокие показатели твердости способны обеспечиваться в этом случае, как и в случае с вюртцитным нитридом бора.

Полимеризованный фуллерит считается в наше время самым твердым материалом, известным науке. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов.

Твердость фуллерита составляет до 310 ГПа, и он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик. Как видите, алмаз это больше не самый твёрдый природный материал в мире, науке доступны более твердые соединения.

Пока это самые твердые материалы на Земле, известные науке. Вполне возможно, в скором времени нас ждут новые открытия и прорыв в области химии/физики, что позволит добиться более высокой твердости.