Astăzi ne vom uita la cele mai durabile metale din lume și vom discuta despre proprietățile lor. Și deschide „evaluarea rezistenței” titanului.

Nu este cel mai durabil?

Numele metalului, probabil, provine de la numele eroului grec antic Titan. Prin urmare, asociem acest metal cu invincibilitatea. Titanul este considerat de mulți cel mai puternic metal din lume. Cu toate acestea, în realitate, acest lucru este departe de a fi cazul.

Titanul pur a fost obținut pentru prima dată în 1925. Noul material a fost imediat observat datorită mai multor proprietăți. Titanul a început să fie folosit foarte activ în sectorul industrial.

Astăzi, titanul se află pe locul 10 printre metalele naturale în ceea ce privește prevalența. Conține aproximativ 700 de milioane de tone în scoarța terestră. Adică materiile prime actuale vor mai dura încă 150 de ani.

Titanul are proprietăți excelente. Este un metal ușor și durabil, rezistent la coroziune. Este ușor de tratat termic și are o gamă largă de aplicații. Interacționează cu alte elemente ale tabelului periodic numai atunci când este încălzit. În natură, se găsește în minereurile de rutil și ilmenit. Titanul pur se obține prin sinterizarea minereului cu clor.

Este capabil să reziste la sarcini uriașe. Metalul se distinge prin rezistența ridicată și rezistența la impact. Este folosit la fabricarea de vehicule, rachete și chiar submarine. Titanul rezistă la forța presiunii chiar și la adâncimi mari.

De asemenea, este popular în industria medicală. Protezele bazate pe acesta nu interacționează cu țesuturile corpului și nu sunt supuse coroziunii. Dar, de-a lungul anilor, începe să se uzeze, ceea ce face necesară înlocuirea protezei cu una nouă.

Noi evoluții

În 2016, oamenii de știință au găsit o modalitate de a îmbunătăți proprietățile titanului și de a-l face și mai durabil. Scopul principal al cercetării este găsirea unui material mai rezistent, în același timp compatibil cu țesuturile corpului. Și apoi și-au amintit de aurul, care a fost folosit în proteză de mulți ani.

Un aliaj de titan și aur, după mai multe încercări de a găsi raportul ideal al componentelor, s-a dovedit a fi incredibil de durabil. De 4 ori mai puternic decât alte metale folosite astăzi pentru protezare.

Tantal

Unul dintre cele mai durabile metale. Numit după zeul antic grec Tantalus, care l-a înfuriat pe Zeus și a fost aruncat în iad. Are o culoare alb-argintiu cu o nuanță albăstruie. Este un element caracteristic magmei granitice și alcaline. Este extras din mineralul coltan, dintre care cele mai mari zăcăminte sunt situate în Brazilia și Africa.

A fost deschis în 1802. Atunci a fost considerat un fel de columbium, dar ulterior s-a stabilit că acestea sunt două metale diferite, similare ca proprietăți. Abia după 100 de ani a fost posibil să se obțină tantal pur. Costul său astăzi este destul de mare - 150 USD per 1 kg de metal.

Tantalul este un metal refractar cu o densitate destul de mare. Din punct de vedere chimic, este stabil, deoarece nu se dizolvă în acizi diluați. Sub formă de pulbere, tantalul arde bine în aer. Este folosit pentru fabricarea condensatoarelor electrolitice, a încălzitoarelor în cuptoare cu vid. Condensatoarele de tantal cresc durata de viață a sistemelor electronice cu până la 10-12 ani. Este de remarcat faptul că până și bijutierii și-au găsit aplicație - înlocuiesc platina.

Testul de rezistență al metalelor a arătat că aliajul de tantal și wolfram are o rezistență de aproape sută la sută.

Osmiul este cel mai...

Osmiul este un alt metal incredibil de puternic. Este inclus și în lista celor mai rare și mai scumpe. În compoziția scoarței terestre este prezentă în cantități reduse. Aparține celor împrăștiate, adică nu are depozite proprii. Prin urmare, extracția sa este însoțită de dificultăți enorme.

Osmiul aparține grupului de metale de platină. Costul său este de aproximativ 10.000 de dolari per 1 gram. Pentru preț, este pe locul doi după California artificială. Este alcătuit din mai mulți izotopi care sunt incredibil de greu de separat. Cel mai popular izotop este osmiul-187. Prețul său pentru 1 gram ajunge la 200.000 de dolari!

Osmiul este campionul în densitate printre metale. În plus, este un metal de înaltă rezistență. Aliajele care conțin osmiu devin rezistente la coroziune, devin mai puternice și mai durabile. Metalul este, de asemenea, folosit în forma sa pură, de exemplu, pentru fabricarea stilourilor scumpe, care practic nu se uzează și nu scriu ani de zile.

Crom

Cromul, cobaltul și wolframul sunt cunoscute științei din 1913 și sunt unite sub denumirea generală - stelite. Își păstrează duritatea chiar și la temperaturi de 600 de grade Celsius.

Practic, acest metal se găsește în straturile adânci ale Pământului. Se găsește și în compoziția meteoriților pietroși, care sunt considerați analogi ai mantalei noastre. Doar spinelele cromate au valoare industrială. Multe minerale care conțin crom sunt complet inutile. Cel mai pur crom se obține prin electroliza soluțiilor apoase concentrate sau prin electroliza sulfatului de crom.

Metalul combinat cu oțelul îi sporește foarte mult rezistența și, de asemenea, adaugă rezistență la oxidare. Îmbunătățește caracteristicile oțelului fără a-i reduce ductilitatea.

Ruteniu

Aparține grupului platinei și aparține metalelor nobile. Cu toate acestea, din lista lor, ruteniul este considerat cel mai puțin nobil... A fost descoperit de omul de știință Karl-Ernst Klaus în 1844. Este de remarcat faptul că profesorul a adulmecat și a gustat în mod constant rezultatele cercetărilor sale. Odată i s-a ars chiar și gura când a gustat unul dintre compușii de ruteniu pe care îi descoperise.

Rezervele sale mondiale sunt astăzi de aproximativ 5.000 de tone. Ruteniul a fost studiat de mult timp, dar multe dintre proprietățile sale sunt încă necunoscute. Întreaga problemă este că până acum nu s-a găsit nicio modalitate de a purifica complet ruteniul. Contaminarea materiilor prime face dificilă investigarea proprietăților acesteia. Cu toate acestea, medicii sunt siguri că utilizarea metalului în viața de zi cu zi poate crește incidența în rândul populației. Prin urmare, eliberarea izotopului ruteniu-106 în Urali a provocat o astfel de rezonanță în presă. La urma urmei, ruteniul-106 are proprietăți radioactive.

În același timp, valoarea sa în 2017 a depășit în mod neașteptat toate metalele de platină.

Iridiul este cel mai puternic metal

Este iridiul care are cea mai mare rezistență. Da, este inferioară osmiului ca densitate, dar are cel mai mare factor de rezistență. Este numit și cel mai rar dintre metale, dar de fapt conținutul de astatin din scoarța terestră este și mai mic.

Iridiumul a fost studiat foarte atent. După 70 de ani, principalele sale proprietăți - rezistență incredibilă și rezistență la coroziune, au devenit cunoscute în întreaga lume. Astăzi este folosit în multe industrii. Cea mai mare parte a metalului este exploatată de industria chimică. Restul este împărțit în multe alte domenii, inclusiv medicină și bijuterii. Iridiul combinat cu platina creează bijuterii de înaltă calitate și foarte durabile.

Majoritatea elementelor tabelului periodic se referă la metale. Ele diferă prin caracteristici fizice și chimice, dar au proprietăți comune: conductivitate electrică și termică ridicată, plasticitate, temperatură pozitivă. Majoritatea metalelor sunt solide în condiții normale, există o singură excepție de la această regulă - mercurul. Cromul este considerat cel mai dur metal.

În 1766, la una dintre minele de lângă Ekaterinburg, a fost descoperit un mineral necunoscut anterior, de culoare roșie saturată. I s-a dat numele de „plumb roșu siberian”. Numele modern pentru aceasta este „crocoit”, PbCrO4. Noul mineral a atras atenția oamenilor de știință. În 1797, chimistul francez Vauquelin, efectuând experimente cu el, a izolat un nou metal, numit mai târziu crom.

Compușii de crom au o culoare strălucitoare de diferite culori. Pentru aceasta și-a primit numele, deoarece în greacă „crom” înseamnă „vopsea”.

În forma sa pură, este un metal albăstrui-argintiu. Este cea mai importantă componentă a oțelurilor aliate (inoxidabil), oferindu-le rezistență la coroziune și duritate. Cromul este utilizat pe scară largă în galvanizare, pentru aplicarea unui strat de protecție frumos și rezistent la uzură, precum și în prelucrarea pielii. Aliajele de bază sunt folosite pentru a face piese de rachetă, duze rezistente la căldură etc. Majoritatea surselor afirmă că cromul este cel mai dur metal dintre tot ce există. Duritatea cromului (în funcție de condițiile experimentale) ajunge la 700-800 de unități pe scara Brinell.

Cromul, deși este considerat cel mai dur metal de pe pământ, este doar puțin inferior ca duritate față de wolfram și uraniu.

Cum se obține cromul în industrie

Cromul face parte din multe minerale. Cele mai bogate zăcăminte de minereuri de crom se află în Africa de Sud (Republica Africa de Sud). Există multe minereuri de crom în Kazahstan, Rusia, Zimbabwe, Turcia și în alte țări. Minereu de crom fier Fe (CrO2) 2 este cel mai răspândit. Din acest mineral, cromul se obține prin prăjirea în cuptoare electrice peste un strat de cocs. Reacția se desfășoară după următoarea formulă: Fe (CrО2) 2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Cel mai dur metal din minereul de crom și fier poate fi obținut în alt mod. Pentru a face acest lucru, mineralul este mai întâi fuzionat cu sodă, rezultând formarea de cromat de sodiu Na2CrO4. Apoi, după acidificarea soluției, cromul este transformat în bicromat (Na2Cr2O7). Din dicromat de sodiu, prin calcinare cu cărbune, se obţine oxidul bazic de crom Cr2O3. În etapa finală, după interacțiunea acestui oxid cu aluminiul la temperatură ridicată, se formează crom pur.

Titanul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea de către oameni de știință independenți din Anglia și Germania. În tabelul periodic al elementelor D.I. Mendeleev este situat în grupul 4 cu numărul atomic 22. Pentru o perioadă destul de lungă, oamenii de știință nu au văzut perspective în titan, deoarece era foarte fragil. Dar în 1925, oamenii de știință olandezi I. de Boer și A. Van Arkel au reușit să obțină în laborator titan pur, ceea ce a devenit o adevărată descoperire în toate industriile.

Proprietățile titanului

Titanul pur s-a dovedit a fi incredibil de tehnologic. Are plasticitate, densitate scăzută, rezistență specifică ridicată, rezistență la coroziune, precum și rezistență atunci când este expus la temperaturi ridicate. Titanul este de două ori mai puternic decât oțelul și de șase ori mai puternic. În aviația supersonică, titanul este indispensabil. Într-adevăr, la o altitudine de 20 km, dezvoltă o viteză care depășește de trei ori viteza sunetului. În acest caz, temperatura corpului aeronavei se încălzește până la 300°C. Doar aliajele de titan rezistă la astfel de condiții.

Așchii de titan sunt inflamabili, iar praful de titan poate chiar exploda. În timpul exploziei, punctul de aprindere poate atinge 400°C.

Cel mai durabil de pe planetă

Titanul este atât de ușor și puternic încât aliajele sale sunt folosite pentru a face corpuri de avioane și submarine, blindaje corporale și blindaje pentru tancuri și sunt, de asemenea, folosite în tehnologia nucleară. O altă proprietate remarcabilă a acestui metal este efectul său pasiv asupra țesuturilor vii. Doar din fac osteoproteze. Unii compuși de titan sunt folosiți pentru a face pietre semiprețioase și bijuterii.

De asemenea, industria chimică nu a lăsat titanul nesupravegheat. În multe medii agresive, metalul nu se corodează. Dioxidul de titan este folosit pentru a face vopsea albă, în producția de plastic și hârtie și ca aditiv alimentar E171.

Pe scara de duritate a metalelor, titanul este al doilea după metalele de platină și tungsten.

Distributie si stocuri

Titanul este un metal destul de comun. În acest indicator, el se află pe locul zece. Scoarța terestră conține aproximativ 0,57% titan. În prezent, oamenii de știință cunosc mai mult de o sută de minerale care conțin metal. Depozitele sale sunt împrăștiate aproape în toată lumea. Titanul este extras în China, Africa de Sud, Rusia, Ucraina, India și Japonia.

Progres

De câțiva ani, oamenii de știință efectuează cercetări asupra unui nou metal, care a fost numit „metal lichid”. Această invenție marchează titlul noului și mai durabil metal de pe planetă. Cu toate acestea, nu a fost încă obținut sub formă solidă.

Lumea din jurul nostru este încă plină de multe mistere, dar chiar și fenomenele și substanțele cunoscute oamenilor de știință de mult timp nu încetează să uimească și să încânte. Admirăm culorile strălucitoare, ne bucurăm de gusturi și folosim proprietățile tot felul de substanțe care ne fac viața mai confortabilă, mai sigură și mai plăcută. În căutarea celor mai fiabile și puternice materiale, omul a făcut multe descoperiri incitante, iar în fața ta este o selecție de doar 25 de astfel de compuși unici!

25. Diamante

Dacă nu toată lumea, atunci aproape toată lumea știe asta cu siguranță. Diamantele nu sunt doar una dintre cele mai venerate pietre prețioase, ci și unul dintre cele mai dure minerale de pe Pământ. Pe scara Mohs (o scară de duritate în care o evaluare este dată de reacția unui mineral la zgâriere), diamantul este listat pe a 10-a linie. Există 10 poziții în scară, iar al 10-lea este ultimul și cel mai greu grad. Diamantele sunt atât de dure încât pot fi zgâriate doar cu alte diamante.

24. Pânze de capcană ale speciei de păianjen Caaerostris darwini


Fotografie: pixabay

E greu de crezut, dar rețeaua păianjenului Caerostris darwini (sau păianjenul lui Darwin) este mai puternică decât oțelul și mai dură decât Kevlarul. Această rețea a fost recunoscută drept cel mai dur material biologic din lume, deși acum are un potențial competitor, dar datele nu au fost încă confirmate. Fibra de păianjen a fost testată pentru caracteristici precum deformarea la rupere, rezistența la impact, rezistența la tracțiune și modulul Young (proprietatea unui material de a rezista la întindere, compresie sub deformare elastică), iar în toți acești indicatori, pânza s-a arătat într-un mod uimitor. În plus, pânza de capcană a păianjenului Darwin este incredibil de ușoară. De exemplu, dacă ne înfășuram planeta cu fibre de Caaerostris darwini, greutatea unui fir atât de lung va fi de doar 500 de grame. Rețele atât de lungi nu există, dar calculele teoretice sunt pur și simplu uimitoare!

23. Aerografit


Foto: BrokenSphere

Această spumă sintetică este unul dintre cele mai ușoare materiale fibroase din lume și este o rețea de tuburi de carbon de doar câțiva microni în diametru. Aerografitul este de 75 de ori mai ușor decât polistirenul, dar în același timp mult mai puternic și mai ductil. Poate fi comprimat până la de 30 de ori dimensiunea inițială fără a afecta structura sa extrem de elastică. Datorită acestei proprietăți, spuma de airgrafit poate rezista la sarcini de până la 40.000 de ori greutatea proprie.

22. Sticla paladiu metalica


Fotografie: pixabay

O echipă de oameni de știință de la California Institute of Technology și Berkeley Lab (California Institute of Technology, Berkeley Lab) a dezvoltat un nou tip de sticlă metalică care combină o combinație aproape perfectă de rezistență și ductilitate. Motivul unicității noului material constă în faptul că structura sa chimică maschează cu succes fragilitatea materialelor sticloase existente, menținând în același timp un prag de rezistență ridicat, care în cele din urmă crește semnificativ rezistența la oboseală a acestei structuri sintetice.

21. Carbură de wolfram


Fotografie: pixabay

Carbura de tungsten este un material incredibil de dur, cu rezistență ridicată la uzură. În anumite condiții, acest compus este considerat a fi foarte fragil, dar sub sarcină mare prezintă proprietăți plastice unice, manifestându-se sub formă de benzi de alunecare. Datorită tuturor acestor calități, carbura de tungsten este utilizată la fabricarea vârfurilor de perforare a armurii și a diverselor echipamente, inclusiv tot felul de freze, discuri abrazive, burghie, freze, burghie și alte unelte de tăiere.

20. Carbură de siliciu


Foto: Tiia Monto

Carbura de siliciu este unul dintre principalele materiale folosite la fabricarea tancurilor de luptă. Acest compus este cunoscut pentru costul său scăzut, refractaritatea remarcabilă și duritatea ridicată și, prin urmare, este adesea folosit la fabricarea de echipamente sau unelte care trebuie să devieze gloanțe, să taie sau să șlefuiască alte materiale dure. Carbura de siliciu produce abrazivi, semiconductori și chiar incrustații excelente în bijuterii care imită diamantele.

19. Nitrură de bor cubică


Foto: wikimedia commons

Nitrura de bor cubică este un material foarte dur, asemănător ca duritate cu diamantul, dar are și o serie de avantaje distinctive - stabilitate la temperaturi ridicate și rezistență chimică. Nitrura de bor cubică nu se dizolvă în fier și nichel chiar și sub influența temperaturilor ridicate, în timp ce diamantul în aceleași condiții intră în reacții chimice destul de repede. De fapt, acest lucru este benefic pentru utilizarea sa în instrumentele industriale de șlefuit.

18. Polietilenă cu greutate moleculară ultra mare (UHMWPE), marca din fibre Dyneema


Foto: Justsail

Polietilena cu modul înalt are rezistență la uzură extrem de ridicată, coeficient scăzut de frecare și rezistență ridicată la rupere (fiabilitate la temperaturi scăzute). Astăzi este considerată cea mai puternică substanță fibroasă din lume. Cel mai uimitor lucru la această polietilenă este că este mai ușoară decât apa și poate opri gloanțe în același timp! Cablurile și frânghiile din fibre Dyneema nu se scufundă în apă, nu au nevoie de lubrifiere și nu își schimbă proprietățile atunci când sunt umede, ceea ce este foarte important pentru construcțiile navale.

17. Aliaje de titan


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

Aliajele de titan sunt incredibil de ductile și arată o rezistență uimitoare atunci când sunt întinse. În plus, au rezistență ridicată la căldură și rezistență la coroziune, ceea ce le face extrem de utile în domenii precum avioane, rachete, construcții navale, chimie, alimentare și ingineria transporturilor.

16. Aliaj de metal lichid


Fotografie: pixabay

Dezvoltat în 2003 la Institutul de Tehnologie din California, acest material este renumit pentru rezistența și durabilitatea sa. Numele compusului este asociat cu ceva fragil și lichid, dar la temperatura camerei este de fapt neobișnuit de dur, rezistent la uzură, nu se teme de coroziune și se transformă atunci când este încălzit, precum termoplastele. Principalele domenii de aplicare de până acum sunt fabricarea de ceasuri, crose de golf și huse pentru telefoane mobile (Vertu, iPhone).

15. Nanoceluloză


Fotografie: pixabay

Nanoceluloza este izolată din fibrele de lemn și este un nou tip de material lemnos, care este chiar mai rezistent decât oțelul! În plus, nanoceluloza este și mai ieftină. Inovația are un potențial mare și ar putea concura serios cu fibra de sticlă și carbon în viitor. Dezvoltatorii cred că acest material va fi în curând la mare căutare în producția de armuri militare, ecrane super-flexibile, filtre, baterii flexibile, aerogeluri absorbante și biocombustibili.

14. Dinți de melci de tip „farfurioară de mare”.


Fotografie: pixabay

Mai devreme, v-am povestit deja despre pânza de capcană a păianjenului lui Darwin, care a fost odată recunoscut drept cel mai durabil material biologic de pe planetă. Cu toate acestea, un studiu recent a arătat că limpeta este cea mai durabilă substanță biologică cunoscută de știință. Da, acești dinți sunt mai puternici decât pânza lui Caaerostris darwini. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece micile creaturi marine se hrănesc cu algele care cresc pe suprafața stâncilor dure, iar aceste animale trebuie să muncească din greu pentru a separa hrana de stâncă. Oamenii de știință sunt de părere că în viitor vom putea folosi exemplul structurii fibroase a dinților limpetelor în industria ingineriei și vom începe să construim mașini, bărci și chiar avioane de rezistență sporită, inspirați din exemplul melcilor simpli.

13. Maraging oțel


Fotografie: pixabay

Oțelul Maraging este un aliaj de înaltă rezistență și aliaj înalt, cu o ductilitate și duritate excelente. Materialul este utilizat pe scară largă în știința rachetelor și este folosit pentru a face tot felul de unelte.

12. Osmiu


Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru

Osmiul este un element incredibil de dens și, datorită durității și punctului de topire ridicat, este dificil de prelucrat. De aceea, osmiul este folosit acolo unde durabilitatea și rezistența sunt cel mai apreciate. Aliajele de osmiu se găsesc în contactele electrice, rachete, proiectile militare, implanturi chirurgicale și multe alte aplicații.

11. Kevlar


Foto: wikimedia commons

Kevlarul este o fibră de înaltă rezistență care se găsește în anvelopele auto, plăcuțele de frână, cablurile, protezele, armurile de protecție, țesăturile de îmbrăcăminte de protecție, construcțiile navale și părțile dronei. Materialul a devenit aproape sinonim cu rezistența și este un tip de plastic cu rezistență și elasticitate incredibil de ridicate. Rezistența la tracțiune a Kevlarului este de 8 ori mai mare decât cea a sârmei de oțel și începe să se topească la o temperatură de 450℃.

10. Polietilenă cu greutate moleculară ultra mare de înaltă densitate, marca de fibre „Spectra” (Spectra)


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

UHMWPE este în esență un plastic foarte durabil. Spectra, marca UHMWPE, este, la rândul său, o fibră ușoară cu cea mai mare rezistență la uzură, de 10 ori superioară oțelului în acest indicator. Ca și Kevlar, spectrul este folosit la fabricarea de armuri și căști de protecție. Alături de UHMWPE, spectrul dainimo este popular în industria construcțiilor navale și a transporturilor.

9. Grafen


Fotografie: pixabay

Grafenul este o modificare alotropică a carbonului, iar rețeaua sa cristalină, cu o grosime de doar un atom, este atât de puternică încât este de 200 de ori mai dur decât oțelul. Grafenul arată ca o folie alimentară, dar spargerea lui este o sarcină aproape imposibilă. Pentru a perea o foaie de grafen, trebuie să înfigeți un creion în ea, pe care va trebui să echilibrați o încărcătură cu greutatea unui întreg autobuz școlar. Noroc!

8. Hârtie cu nanotuburi de carbon


Fotografie: pixabay

Datorită nanotehnologiei, oamenii de știință au reușit să producă hârtie de 50.000 de ori mai subțire decât părul uman. Foile de nanotuburi de carbon sunt de 10 ori mai ușoare decât oțelul, dar cel mai uimitor lucru este că sunt de până la 500 de ori mai puternice! Plăcile de nanotuburi macroscopice sunt cele mai promițătoare pentru fabricarea electrozilor de supercondensator.

7. Microgrilă metalică


Fotografie: pixabay

Iată cel mai ușor metal din lume! Microgridul metalic este un material sintetic poros care este de 100 de ori mai ușor decât spuma. Dar nu lăsați să vă păcălească aspectul, aceste microrețele sunt, de asemenea, incredibil de puternice, ceea ce le face un potențial mare de utilizare în tot felul de aplicații de inginerie. Ele pot fi folosite pentru a face amortizoare și izolatori termici excelente, iar capacitatea uimitoare a acestui metal de a se micșora și de a reveni la starea inițială îi permite să fie folosit pentru a stoca energie. Microrețelele metalice sunt, de asemenea, utilizate în mod activ în producția de diferite piese pentru aeronavele companiei americane Boeing.

6. Nanotuburi de carbon


Foto: utilizator Mstroeck / en.wikipedia

Mai sus, am vorbit deja despre plăci de nanotuburi de carbon macroscopice ultra-rezistente. Dar ce fel de material este acesta? De fapt, acestea sunt avioane de grafen rostogolite într-un tub (al 9-lea punct). Rezultatul este un material incredibil de ușor, rezistent și durabil pentru o gamă largă de aplicații.

5. Aerograf


Foto: wikimedia commons

Cunoscut și sub numele de aerogel cu grafen, acest material este extrem de ușor și puternic în același timp. Noul tip de gel a înlocuit complet faza lichidă cu una gazoasă și se caracterizează prin duritate senzațională, rezistență la căldură, densitate scăzută și conductivitate termică scăzută. Incredibil, aerogelul cu grafen este de 7 ori mai ușor decât aerul! Compusul unic este capabil să-și recapete forma inițială chiar și după o compresie de 90% și poate absorbi de până la 900 de ori greutatea uleiului folosit pentru a absorbi aerograful. Poate că în viitor această clasă de materiale va ajuta în lupta împotriva dezastrelor ecologice, cum ar fi scurgerile de petrol.

4. Material fără nume, dezvoltarea Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT)


Fotografie: pixabay

Pe măsură ce citiți asta, o echipă de oameni de știință de la MIT lucrează pentru a îmbunătăți proprietățile grafenului. Cercetătorii au spus că au reușit deja să transforme structura bidimensională a acestui material în tridimensională. Noua substanță grafenă nu și-a primit încă numele, dar se știe deja că densitatea sa este de 20 de ori mai mică decât cea a oțelului, iar rezistența sa este de 10 ori mai mare decât cea a oțelului.

3. Carabină


Foto: Smokefoot

Chiar dacă este vorba doar de lanțuri liniare de atomi de carbon, carbyne are o rezistență la tracțiune de două ori mai mare decât grafenul și este de trei ori mai dur decât diamantul!

2. Modificare wurtzită cu nitrură de bor


Fotografie: pixabay

Această substanță naturală nou descoperită se formează în timpul erupțiilor vulcanice și este cu 18% mai dură decât diamantele. Cu toate acestea, depășește diamantele într-o serie de alți parametri. Nitrura de bor Wurtzite este una dintre cele două substanțe naturale găsite pe Pământ, care este mai dure decât diamantul. Problema este că există foarte puține astfel de nitruri în natură și, prin urmare, nu sunt ușor de studiat sau aplicat în practică.

1. Lonsdaleite


Fotografie: pixabay

Cunoscut și sub numele de diamant hexagonal, lonsdaleitul este alcătuit din atomi de carbon, dar în această modificare, atomii sunt aranjați ușor diferit. La fel ca nitrura de bor wurtzita, lonsdaleitul este o substanță naturală care este mai dura decât diamantul. În plus, acest mineral uimitor este mai dur decât diamantul cu până la 58%! La fel ca nitrura de bor wurtzita, acest compus este extrem de rar. Uneori, lonsdaleitul se formează în timpul unei coliziuni cu Pământul de meteoriți, care includ grafitul.

Mulți fani ai faptelor interesante sunt interesați de întrebarea, care metal este cel mai dur? Și nu va fi ușor să răspunzi la această întrebare. Desigur, orice profesor de chimie poate spune cu ușurință corect, fără măcar să se gândească. Dar printre cetățenii obișnuiți care au studiat ultima dată chimia la școală, nu mulți vor putea să dea un răspuns corect și rapid. Acest lucru se datorează faptului că toată lumea a fost obișnuită să facă diverse jucării din sârmă încă din copilărie și și-a amintit bine că cuprul și aluminiul sunt moi și ușor de îndoit, dar oțelul, dimpotrivă, nu este atât de ușor să dea forma dorită. O persoană se ocupă cel mai des cu cele trei metale numite, așa că nici măcar nu ia în considerare restul candidaților. Dar oțelul nu este cu siguranță cel mai dur metal din lume. Pentru dreptate, trebuie remarcat că acesta nu este deloc un metal în sensul chimic, ci un compus de fier cu carbon.

Ce este titanul?

Cel mai dur metal este titanul. Titanul pur a fost obținut pentru prima dată în 1925. Această descoperire a făcut o împrăștiere în cercurile științifice. Industriașii au atras imediat atenția asupra noului material și au apreciat beneficiile utilizării acestuia. Potrivit versiunii oficiale, cel mai dur metal de pe Pământ și-a primit numele în onoarea titanilor indestructibili, care, conform mitologiei antice grecești, au fost fondatorii lumii.

Potrivit oamenilor de știință, rezervele mondiale totale de titan astăzi sunt de aproximativ 730 de milioane de tone. La ritmul actual de extracție a materiilor prime fosile, vor fi suficiente pentru încă 150 de ani. Titanul ocupă locul 10 în ceea ce privește rezervele naturale dintre toate metalele cunoscute. Cel mai mare producător de titan din lume este compania rusă VSMPO-Avisma, care satisface până la 35% din nevoile lumii. Compania este angajată într-un ciclu complet de procesare, de la exploatarea minereului până la fabricarea diferitelor produse. Ocupă aproximativ 90% din piața rusă de producție de titan. Aproximativ 70% din produsele finite sunt exportate.

Titanul este un metal ușor, argintiu, cu un punct de topire de 1670 de grade Celsius. Prezintă activitate chimică ridicată numai atunci când este încălzit; în condiții normale, nu reacționează cu majoritatea elementelor și compușilor chimici. Nu apare în natură în forma sa pură. Este comună sub formă de minereuri de rutil (dioxid de titan) și ilmenit (o substanță complexă constând din dioxid de titan și oxid feros). Titanul pur este recuperat prin sinterizarea minereului cu clor și apoi înlocuirea metalului mai activ (cel mai frecvent magneziu) din tetraclorura rezultată.

Aplicații industriale ale titanului

Cel mai dur metal are o gamă destul de largă de aplicații în multe industrii. Atomii aranjați amorf oferă titanului cel mai înalt nivel de rezistență la tracțiune și torsiune, rezistență bună la impact și calități magnetice ridicate. Metalul este folosit pentru a face corpuri de transport aerian și rachete. Face față bine sarcinilor enorme pe care mașinile le suferă la înălțimi mari. Titanul este folosit și la fabricarea de carene pentru submarine, deoarece este capabil să reziste la presiuni mari la adâncimi mari.

În industria medicală, metalul este utilizat la fabricarea de proteze și implanturi dentare, precum și a instrumentelor chirurgicale. Ca element de aliere, elementul este adăugat unor grade de oțel, ceea ce le conferă rezistență sporită și rezistență la coroziune. Titanul este potrivit pentru turnare, deoarece vă permite să obțineți suprafețe perfect netede. Din el sunt realizate și bijuterii și obiecte decorative. Compușii de titan sunt, de asemenea, utilizați în mod activ. Vopselele, albe sunt făcute din dioxid, sunt adăugate la compoziția hârtiei și a plasticului.

Sărurile organice de titan sunt utilizate ca catalizator de întărire în producția de vopsele și lacuri. Carbura de titan este folosită pentru a face diverse unelte și duze pentru prelucrarea și găurirea altor metale. În inginerie de precizie, aluminura de titan este utilizată pentru a produce elemente rezistente la uzură care au o marjă mare de siguranță.

Cel mai dur aliaj metalic a fost obținut de oamenii de știință americani în 2011. Se compune din paladiu, siliciu, fosfor, germaniu și argint. Noul material a fost numit „sticlă metalică”. El a combinat duritatea sticlei și plasticitatea metalului. Acesta din urmă nu permite propagarea fisurilor, așa cum se întâmplă cu sticla standard. Desigur, materialul nu a fost pus în producție largă, deoarece componentele sale, în special paladiul, sunt metale rare și sunt foarte scumpe.

În prezent, eforturile oamenilor de știință vizează găsirea de componente alternative care să păstreze proprietățile obținute, dar să reducă semnificativ costul de producție. Cu toate acestea, piese individuale pentru industria aerospațială sunt deja produse din aliajul obținut. Dacă în structură pot fi introduse elemente alternative și materialul devine larg răspândit, atunci este foarte posibil ca acesta să devină unul dintre cele mai solicitate aliaje ale viitorului.