ما هو اسم أقوى معدن في العالم. ما اسم أقوى معدن في العالم؟ خصائص المعدن. أقوى المعادن
وقت القراءة: 5 دقائق.
ترافق المعادن البشرية طوال حياتها الواعية تقريبًا. بدأ هذا بالطبع بالنحاس، لأنه المادة الأكثر قابلية للمعالجة والمتوفر في الطبيعة.
ساعد التطور الناس على التطور بشكل كبير من الناحية الفنية وبدأوا بمرور الوقت في اختراع سبائك أصبحت أقوى وأقوى. في عصرنا، تستمر التجارب، وتظهر سبائك متينة جديدة كل عام. دعونا نفكر في الأفضل منهم.
التيتانيوم
التيتانيوم مادة عالية القوة ويتزايد الطلب عليها في العديد من الصناعات. مجال التطبيق الأكثر شيوعا هو الطيران. ويرجع ذلك إلى الجمع الناجح بين الكتلة المنخفضة والقوة العالية. كما أن خصائص التيتانيوم هي قوة محددة عالية، ومقاومة للتأثيرات الفيزيائية ودرجات الحرارة والتآكل.
أورانوس
واحدة من العناصر الأكثر دواما. في الظروف الطبيعية، فهو معدن مشع ضعيف. يمكن العثور عليه في حالة حرة وثقيل جدًا وموزع على نطاق واسع في كل مكان نظرًا لخصائصه المغناطيسية. اليورانيوم مرن وله قابلية عالية للطرق والليونة النسبية.
التنغستن
المعدن الأكثر صهرًا المعروف حاليًا. له لون رمادي فضي وهو ما يسمى بالعنصر الانتقالي. خصائص التنغستن تسمح له بمقاومة الهجوم الكيميائي ويكون قابلاً للتشكيل. يتم استخدام مجال التطبيق الأكثر شهرة في المصابيح المتوهجة.
الرينيوم
معدن فضي-أبيض. يمكن العثور عليه في الطبيعة في شكله النقي، ولكن هناك أيضًا مادة خام الموليبدينوم التي يوجد فيها أيضًا. السمة المميزة للرينيوم هي حرانه. إنه ينتمي إلى معادن باهظة الثمن، لذا فإن تكلفته أيضًا خارج المخططات. المجال الرئيسي للتطبيق هو الالكترونيات.
الأوزميوم
الأوزميوم هو معدن أبيض فضي ذو لون أزرق طفيف. وهو ينتمي إلى مجموعة البلاتين وله تشابه قوي بشكل غير عادي مع الإيريديوم في خصائص مثل الحران والصلابة والهشاشة.
البريليوم
هذا المعدن هو عنصر ذو لون رمادي فاتح وشديد السمية. وبوجود مثل هذه الخصائص غير العادية، وجدت المادة تطبيقًا واسعًا في مجال الطاقة النووية وتكنولوجيا الليزر. تسمح القوة العالية للبريليوم باستخدامه في صناعة السبائك.
الكروم
اللون الأبيض المزرق يجعل الكروم متميزًا عن الآخرين. إنه مقاوم للقلويات والأحماض. في الطبيعة يمكن العثور عليها في شكلها النقي. غالبًا ما يستخدم الكروم لإنشاء سبائك مختلفة، والتي سيتم استخدامها لاحقًا في مجالات الطب والمعدات الكيميائية.
ومن الجدير بالذكر أن الفيروكروم عبارة عن سبيكة من الكروم والحديد. يتم استخدامه في صناعة أدوات القطع المعدنية.
التنتالوم
وهو معدن فضي ذو صلابة وكثافة عالية. تتشكل صبغة الرصاص على المعدن بسبب ظهور طبقة أكسيد على السطح. المعدن يفسح المجال جيدًا للمعالجة.
اليوم، يتم استخدام التنتالوم بنجاح في بناء المفاعلات النووية وإنتاج المعادن.
الروثينيوم
معدن فضي ينتمي إلى مجموعة البلاتين. لها تركيبة غير عادية: فهي تحتوي على أنسجة عضلية للكائنات الحية. والحقيقة المميزة الأخرى هي أن الروثينيوم يستخدم كمحفز للعديد من التفاعلات الكيميائية.
إيريديوم
يحتل هذا المعدن المرتبة الأولى في تصنيفنا. لها لون أبيض فضي. ينتمي الإيريديوم أيضًا إلى مجموعة البلاتين ويتمتع بأعلى صلابة بين المعادن المذكورة أعلاه. في العالم الحديث يتم استخدامه في كثير من الأحيان. يتم إضافته بشكل أساسي إلى المعادن الأخرى لتحسين مقاومتها للبيئات الحمضية. المعدن نفسه مكلف للغاية، لأنه يتم توزيعه بشكل سيء للغاية في الطبيعة.
إقرأ أيضاً:
عندما يتعلق الأمر بالمعادن الصلبة والمتينة، يتخيل الشخص على الفور محاربًا يحمل سيفًا ويرتدي درعًا. حسنًا، أو بالسيف وبالتأكيد مصنوع من الفولاذ الدمشقي. لكن الفولاذ، على الرغم من متانته، ليس معدنًا نقيًا، بل يتم إنتاجه عن طريق خلط الحديد مع الكربون وبعض المعادن المضافة الأخرى. وإذا لزم الأمر، تتم معالجة الفولاذ لتغيير خصائصه.
معدن فضي-أبيض خفيف الوزن ومتين
كل مادة من المواد المضافة، سواء كانت الكروم أو النيكل أو الفاناديوم، مسؤولة عن جودة معينة. لكن يتم إضافة التيتانيوم للقوة - ويتم الحصول على السبائك الأكثر صلابة.وفقًا لإحدى الإصدارات، حصل المعدن على اسمه من العمالقة، الأطفال الأقوياء والشجعان لإلهة الأرض جايا. ولكن وفقا لنسخة أخرى، تم تسمية المادة الفضية على اسم الملكة الخيالية تيتانيا.
تم اكتشاف التيتانيوم من قبل الكيميائيين الألمان والإنجليز جريجور وكلابروث بشكل مستقل عن بعضهما البعض، بفارق ست سنوات. حدث هذا في نهاية القرن الثامن عشر. أخذت المادة مكانها على الفور في الجدول الدوري لمندليف. وبعد ثلاثة عقود، تم الحصول على العينة الأولى من معدن التيتانيوم. ولم يتم استخدام المعدن لفترة طويلة بسبب هشاشته. بالضبط حتى عام 1925 - بعد سلسلة من التجارب، تم الحصول على التيتانيوم النقي باستخدام طريقة اليوديد. وكان هذا الاكتشاف طفرة حقيقية. تبين أن تيتان كان متقدمًا من الناحية التكنولوجية، وقد اهتم المصممون والمهندسون به على الفور. والآن يتم الحصول على المعدن من الخام بشكل رئيسي عن طريق طريقة المغنيسيوم الحرارية، التي تم اقتراحها في عام 1940.
إذا تطرقنا إلى الخصائص الفيزيائية للتيتانيوم، يمكننا أن نلاحظ قوته النوعية العالية، وقوته في درجات الحرارة المرتفعة، وكثافته المنخفضة، ومقاومته للتآكل. القوة الميكانيكية للتيتانيوم أعلى مرتين من قوة الحديد وستة أضعاف قوة الألومنيوم. في درجات الحرارة المرتفعة، حيث لم تعد السبائك الخفيفة تعمل (على أساس المغنيسيوم والألومنيوم)، تأتي سبائك التيتانيوم للإنقاذ. على سبيل المثال، تصل طائرة على ارتفاع 20 كيلومترًا إلى سرعة أعلى بثلاث مرات من سرعة الصوت. وتبلغ درجة حرارة جسمه حوالي 300 درجة مئوية. فقط سبائك التيتانيوم يمكنها تحمل مثل هذه الأحمال.
يحتل المعدن المرتبة العاشرة من حيث الانتشار في الطبيعة. يتم استخراج التيتانيوم في جنوب أفريقيا وروسيا والصين وأوكرانيا واليابان والهند. وهذه ليست قائمة كاملة بالبلدان.
التيتانيوم هو أقوى وأخف معدن في العالم
قائمة إمكانيات استخدام المعدن محترمة. هذه هي الصناعة العسكرية، وتقويم العظام في الطب، والمجوهرات والمنتجات الرياضية، ولوحات دوائر الهاتف المحمول، وأكثر من ذلك بكثير. يشيد مصممو الصواريخ والطائرات وبناء السفن باستمرار بالتيتانيوم. حتى الصناعة الكيميائية لم تترك المعدن دون مراقبة. يعتبر التيتانيوم ممتازًا للصب لأن الخطوط عند الصب تكون دقيقة ولها سطح أملس. ترتيب الذرات في التيتانيوم غير متبلور. وهذا يضمن قوة شد عالية، وصلابة، وخصائص مغناطيسية ممتازة.
المعادن الصلبة ذات الكثافة الأعلى
بعض أصعب المعادن هي أيضًا الأوسيميوم والإيريديوم. هذه مواد من مجموعة البلاتين، ولها كثافة أعلى، ومتطابقة تقريبًا.تم اكتشاف الإيريديوم في عام 1803. تم اكتشاف المعدن من قبل الكيميائي الإنجليزي سميثسون تينات، أثناء دراسته للبلاتين الطبيعي من أمريكا الجنوبية. بالمناسبة، يتم ترجمة "إيريديوم" من اليونانية القديمة باسم "قوس قزح".
من الصعب جدًا الحصول على المعدن الأكثر صلابة، لأنه يكاد يكون غائبًا في الطبيعة. وغالباً ما يوجد المعدن في النيازك التي سقطت على الأرض. وفقا للعلماء، يجب أن يكون محتوى الإيريديوم على كوكبنا أعلى من ذلك بكثير. ولكن بسبب خصائص المعدن - محبة الحديد - فهو يقع في أعماق أحشاء الأرض.
من الصعب جدًا معالجة الإيريديوم حرارياً وكيميائياً. لا يتفاعل المعدن مع الأحماض، حتى مجموعات الأحماض عند درجات حرارة أقل من 100 درجة. في الوقت نفسه، تخضع المادة لعمليات الأكسدة في الماء الملكي (هذا خليط من أحماض الهيدروكلوريك والنيتريك).
ويحظى نظير الإيريديوم 193 م2 بالاهتمام كمصدر للطاقة الكهربائية، إذ يبلغ عمر النصف للمعدن 241 سنة. لقد وجد الإيريديوم استخدامًا واسع النطاق في علم الحفريات والصناعة. ويستخدم في صناعة ريشات الأقلام وتحديد عمر طبقات الأرض المختلفة.
ولكن تم اكتشاف الأوسيميوم بعد عام من اكتشاف الإيريديوم. تم العثور على هذا المعدن الصلب في التركيب الكيميائي لترسبات البلاتين، الذي تم إذابته في الماء الملكي. واسم "أوزميوم" يأتي من الكلمة اليونانية القديمة التي تعني "الرائحة". المعدن لا يخضع للضغط الميكانيكي. علاوة على ذلك، فإن لتر واحد من الأوزميوم أثقل عدة مرات من عشرة لترات من الماء. ومع ذلك، لم يتم استخدام هذه الخاصية بعد.
يتم استخراج الأوزميوم في المناجم الأمريكية والروسية. ودائعها غنية أيضًا بجنوب إفريقيا. في كثير من الأحيان يتم العثور على المعدن في النيازك الحديدية. ومما يثير اهتمام المتخصصين الأوزميوم 187، الذي يتم تصديره فقط من كازاخستان. يتم استخدامه لتحديد عمر النيازك. ومن الجدير بالذكر أن جرامًا واحدًا فقط من النظير يكلف 10 آلاف دولار.
حسنًا، يُستخدم الأوسيميوم في الصناعة. وليس في شكله النقي، ولكن في شكل سبيكة صلبة مع التنغستن. يتم إنتاجه من مادة المصابيح المتوهجة. الأوزميوم هو عامل مساعد في إنتاج الأمونيا. نادرًا ما تكون الأجزاء المقطوعة للاحتياجات الجراحية مصنوعة من المعدن.
أصعب المعدن النقي
أصعب وأنقى المعادن على هذا الكوكب هو الكروم. إنه مناسب تمامًا للمعالجة الميكانيكية. تم اكتشاف المعدن الأبيض المزرق عام 1766 بالقرب من يكاترينبرج. ثم أطلق على المعدن اسم "الرصاص الأحمر السيبيري". اسمها الحديث هو كروكويت. بعد سنوات قليلة من الاكتشاف، أي في عام 1797، قام الكيميائي الفرنسي فاوكيلين بعزل معدن جديد من المعدن، وهو بالفعل مقاوم للحرارة. ويعتقد الخبراء اليوم أن المادة الناتجة هي كربيد الكروم. 
اسم هذا العنصر مشتق من الكلمة اليونانية "اللون"، لأن المعدن نفسه مشهور بتنوع ألوان مركباته. من السهل جدًا العثور على الكروم في الطبيعة وهو شائع. يمكنك العثور على المعدن في جنوب أفريقيا، التي تحتل المرتبة الأولى في الإنتاج، وكذلك في كازاخستان وزيمبابوي وروسيا ومدغشقر. توجد ودائع في تركيا وأرمينيا والهند والبرازيل والفلبين. يقدر الخبراء بشكل خاص مركبات معينة من الكروم - خام حديد الكروم والكروكيت.
أصعب معدن في العالم هو التنغستن
التنغستن هو عنصر كيميائي هو الأصعب بالمقارنة مع المعادن الأخرى. نقطة انصهاره مرتفعة بشكل غير عادي، وهي أعلى فقط بالنسبة للكربون، ولكنه ليس عنصرًا معدنيًا.لكن الصلابة الطبيعية للتنغستن في نفس الوقت لا تحرمه من المرونة والليونة، مما يسمح لك بتشكيل أي أجزاء ضرورية منه. إن مرونته ومقاومته للحرارة هي التي تجعل من التنغستن مادة مثالية لصهر الأجزاء الصغيرة من تركيبات الإضاءة وأجزاء التلفزيون، على سبيل المثال.
يستخدم التنغستن أيضا في مجالات أكثر خطورة، على سبيل المثال، تصنيع الأسلحة - لتصنيع الأثقال الموازنة وقذائف المدفعية. ويرجع الفضل في ذلك إلى كثافته العالية، مما يجعله المادة الرئيسية للسبائك الثقيلة. كثافة التنغستن قريبة من كثافة الذهب - فقط بضعة أعشار تشكل الفارق.
يمكنك على الموقع الإلكتروني قراءة أي المعادن هي الأكثر ليونة، وكيفية استخدامها، وما هو مصنوع منها.
اشترك في قناتنا في Yandex.Zen
عندما يتعلق الأمر بأقوى معدن في العالم، ربما يتخيل الكثيرون محاربًا هائلاً يرتدي درعًا ويحمل سيفًا مصنوعًا من الفولاذ الدمشقي. ومع ذلك، فإن الفولاذ ليس أقوى معدن في العالم، لأنه يتم إنتاجه عن طريق خلط الحديد مع الكربون والمواد المضافة الأخرى. ويعتبر أصعب المعادن النقية التيتانيوم!
هناك نسختان مختلفتان حول أصل اسم هذا المعدن. يقول البعض أن المادة ذات اللون الفضي بدأت تسمى بهذا الاسم تكريما للملكة الخيالية تيتانيا(من الأساطير الجرمانية). بعد كل شيء، بالإضافة إلى كونه معدنًا متينًا للغاية، فهو أيضًا خفيف بشكل مدهش. يميل البعض الآخر إلى الاعتقاد بأن المعدن حصل على اسمه بفضل العمالقة - الأطفال الأقوياء والأقوياء لإلهة الأرض جايا. مهما كان الأمر، يبدو كلا الإصدارين جميلين وشاعريين للغاية، ولهما الحق في الوجود.
تم اكتشاف التيتانيوم من قبل عالمين في وقت واحد: الألماني إم جي كلابتور والإنجليزي دبليو جريجور. تم هذا الاكتشاف، بفارق ست سنوات، في نهاية القرن الثامن عشر، وبعد ذلك أضيفت المادة على الفور إلى الجدول الدوري. هناك استغرق الرقم التسلسلي 22.
صحيح أنه بسبب هشاشته لم يتم استخدام المعدن لفترة طويلة. فقط في عام 1925، بعد سلسلة من التجارب، تمكن الكيميائيون من الحصول على التيتانيوم النقي، الذي أصبح طفرة حقيقية في تاريخ البشرية. لقد تبين أن المعدن متقدم جدًا من الناحية التكنولوجية بكثافة منخفضة وقوة محددة عالية ومقاومة للتآكل، فضلاً عن القوة العالية في درجات الحرارة المرتفعة.
ومن حيث القوة الميكانيكية، فإن التيتانيوم أقوى بستة أضعاف من الألومنيوم. ولهذا السبب فإن قائمة الاستخدامات المحتملة للتيتانيوم لا حصر لها. يتم استخدامه في الطب لتقويم العظام وفي الصناعة العسكرية (لإنشاء هيكل الغواصات والدروع في مجال الطيران والتكنولوجيا النووية). وقد أثبت المعدن نفسه أيضًا في الرياضة والمجوهرات وفي إنتاج الهواتف المحمولة.
فيديو:
وبالمناسبة، من حيث التوزيع على الأرض، فإن أقوى معدن في العالم يحتل المركز العاشر. وتقع رواسبها في جنوب أفريقيا والصين وأوكرانيا واليابان والهند.
على الرغم من أنه، إذا حكمنا من خلال أحدث الاكتشافات في مجال الكيمياء، مع مرور الوقت، سيتعين على التيتانيوم إعطاء لقب المعدن الفائق لممثل آخر. منذ وقت ليس ببعيد، اخترع العلماء مادة أقوى من المعدن. هذا هو "المعدن السائل"، أو ترجمته - "السائل". لقد أثبتت المادة المعجزة بالفعل أنها مقاومة للصدأ ولا تشوبها شائبة عند الصب. وعلى الرغم من أنه لا يزال أمام البشرية الكثير من العمل لتتعلم كيفية الاستخدام الكامل للمعدن الجديد، فربما يكون المستقبل ملكًا لها.
زجاج مصنوع من المعدن
حصل المتخصصون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا على مادة فريدة من نوعها في خصائصها - وهي أقوى سبيكة حتى الآن - "الزجاج المعدني". ما يميز السبيكة الجديدة هو أن الزجاج المعدني مصنوع من المعدن، ولكن له هيكل داخلي من الزجاج. واليوم، يحاول العلماء معرفة ما الذي يمنح السبيكة مثل هذه الخصائص غير العادية وكيف يمكن إدخالها في السبائك المصنوعة من مواد أقل تكلفة.
الهيكل غير المتبلور للزجاج، على عكس الهيكل البلوري للمعدن، غير محمي من انتشار الشقوق، وهو ما يفسر هشاشة الزجاج. وللنظارات المعدنية أيضًا نفس العيب، حيث تنكسر بسهولة تامة، وتشكل أشرطة قص تتطور إلى شقوق.
خصائص السبائك
لاحظ المتخصصون من معهد كاليفورنيا أن ظهور عدد كبير من أشرطة القص يوفر مقاومة عالية لتطور الشقوق، مما يؤدي إلى تحقيق التأثير المعاكس: تنحني المادة دون أن تنهار. هذه المادة بالتحديد، طاقة إنتاج أشرطة القص أقل بكثير من الطاقة اللازمة لتحويلها إلى شقوق، هي التي أنشأوها. وأوضح المشارك في الدراسة ر. ريتشي: "من خلال مزج خمسة عناصر، تأكدنا من أنه عند تبريد المادة، "لا تعرف" أي بنية يجب أن تعتمد وتختار بنية غير متبلورة".
زجاج معدني
تتكون السبائك الأكثر متانة - الزجاج المعدني - من البلاديوم النبيل والسيليكون والفوسفور والجرمانيوم مع إضافة صغيرة من الفضة (الصيغة: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).
أظهرت السبيكة الجديدة نفسها في الاختبارات كمزيج من الخصائص المتعارضة - القوة والتحمل عند مستوى لم يسبق له مثيل في أي مادة أخرى. ونتيجة لذلك، يجمع الزجاج المعدني الجديد بين صلابة الزجاج ومقاومة المعادن للتشقق. علاوة على ذلك، فإن مستوى الصلابة والقوة في متناول اليد.
استخدام المواد
بالنسبة للمعادن الإنشائية، فقد أدت الأبحاث التي تم إجراؤها إلى تجاوز حدود تحمل الأحمال بشكل كبير. ولكن وفقا لتوقعات العلماء، فإن السبائك الأكثر متانة قد لا تستخدم على نطاق واسع، بسبب ندرة وارتفاع تكلفة مكونها الرئيسي، البلاديوم. ومع ذلك، فقد أبلغ المطورون عن احتمال استخدام هذه المادة في الغرسات الطبية (على سبيل المثال، في الأطراف الاصطناعية داخل الفك)، وكذلك في أجزاء من صناعات السيارات أو الفضاء الجوي.
لا يزال العالم من حولنا محفوفًا بالعديد من الألغاز، ولكن حتى الظواهر والمواد المعروفة للعلماء منذ فترة طويلة لا تتوقف أبدًا عن دهشتها وإسعادها. نحن نعجب بالألوان الزاهية ونستمتع بالأذواق ونستخدم خصائص جميع أنواع المواد التي تجعل حياتنا أكثر راحة وأمانًا ومتعة. بحثًا عن المواد الأكثر موثوقية وقوية، قام الإنسان بالعديد من الاكتشافات المثيرة، وهنا مجموعة مختارة من 25 مركبًا فريدًا من هذا القبيل!
25. الماس
إذا لم يكن الجميع، فإن الجميع تقريبا يعرفون ذلك بالتأكيد. لا يعد الماس واحدًا من أكثر الأحجار الكريمة احترامًا فحسب، بل إنه أيضًا أحد أصعب المعادن على وجه الأرض. على مقياس موس (مقياس الصلابة الذي يقيم تفاعل المعدن مع الخدش)، يتم إدراج الماس في السطر 10. هناك إجمالي 10 مراكز في المقياس، والعاشر هو الدرجة الأخيرة والأصعب. الماس صلب للغاية لدرجة أنه لا يمكن خدشه إلا بأحجار الماس الأخرى.
24. اصطياد شبكات العنكبوت من نوع Caerostris darwini
الصورة: بيكساباي
من الصعب تصديق ذلك، لكن شبكة عنكبوت كيروستريس دارويني (أو عنكبوت داروين) أقوى من الفولاذ وأصلب من الكيفلار. تم التعرف على هذه الشبكة باعتبارها أصعب مادة بيولوجية في العالم، على الرغم من أنها الآن لديها بالفعل منافس محتمل، ولكن لم يتم تأكيد البيانات بعد. تم اختبار ألياف العنكبوت لخصائص مثل إجهاد الكسر، وقوة التأثير، وقوة الشد ومعامل يونغ (خاصية مادة لمقاومة التمدد والضغط أثناء التشوه المرن)، ولكل هذه المؤشرات أظهرت شبكة العنكبوت نفسها بشكل مذهل طريق. بالإضافة إلى ذلك، فإن شبكة عنكبوت داروين خفيفة الوزن بشكل لا يصدق. على سبيل المثال، إذا قمنا بلف كوكبنا بألياف Caerostris darwini، فإن وزن هذا الخيط الطويل سيكون 500 جرام فقط. لا توجد مثل هذه الشبكات الطويلة، لكن الحسابات النظرية مذهلة بكل بساطة!
23. ايروجرافيت
الصورة: بروكينسفير
تعتبر هذه الرغوة الاصطناعية واحدة من أخف المواد الليفية في العالم، وتتكون من شبكة من أنابيب الكربون يبلغ قطرها بضعة ميكرونات فقط. الأيروجرافيت أخف وزنًا من الرغوة بـ 75 مرة، ولكنه في نفس الوقت أقوى بكثير وأكثر مرونة. ويمكن ضغطه إلى 30 مرة ضعف حجمه الأصلي دون أي ضرر لبنيته المرنة للغاية. بفضل هذه الخاصية، يمكن لرغوة الإيرجرافيت أن تتحمل أحمالًا تصل إلى 40.000 مرة ضعف وزنها.
22. زجاج معدن البلاديوم
الصورة: بيكساباي
قام فريق من العلماء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (مختبر بيركلي) بتطوير نوع جديد من الزجاج المعدني الذي يجمع بين مزيج مثالي تقريبًا من القوة والليونة. السبب وراء تفرد المادة الجديدة يكمن في حقيقة أن تركيبها الكيميائي يخفي بنجاح هشاشة المواد الزجاجية الموجودة ويحافظ في الوقت نفسه على عتبة تحمل عالية، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة قوة الكلال لهذا الهيكل الاصطناعي بشكل كبير.
21. كربيد التنغستن
الصورة: بيكساباي
كربيد التنغستن مادة صلبة بشكل لا يصدق وتتميز بمقاومة عالية للتآكل. في ظل ظروف معينة، يعتبر هذا الاتصال هشا للغاية، ولكن تحت الحمل الثقيل يظهر خصائص بلاستيكية فريدة، تتجلى في شكل أشرطة منزلقة. بفضل كل هذه الصفات، يتم استخدام كربيد التنغستن في صناعة الأطراف الخارقة للدروع والمعدات المختلفة، بما في ذلك جميع أنواع القواطع والأقراص الكاشطة والمثاقب والقواطع ولقم الثقب وأدوات القطع الأخرى.
20. كربيد السيليكون
الصورة: تيا مونتو
يعد كربيد السيليكون أحد المواد الرئيسية المستخدمة في إنتاج الدبابات القتالية. يُعرف هذا المركب بتكلفته المنخفضة ومقاومته المتميزة وصلابته العالية، ولذلك غالبًا ما يستخدم في تصنيع المعدات أو المعدات التي يجب أن تحرف الرصاص أو تقطع أو تطحن المواد المعمرة الأخرى. يصنع كربيد السيليكون مواد كاشطة وأشباه موصلات ممتازة وحتى حشوات مجوهرات تحاكي الماس.
19. نيتريد البورون المكعب
الصورة: ويكيميديا كومنز
نيتريد البورون المكعب هو مادة شديدة الصلابة، تشبه صلابة الماس، ولكنها تتمتع أيضًا بعدد من المزايا المميزة - الاستقرار في درجات الحرارة العالية والمقاومة الكيميائية. لا يذوب نيتريد البورون المكعب في الحديد والنيكل حتى عند تعرضه لدرجات حرارة عالية، بينما يدخل الماس تحت نفس الظروف في التفاعلات الكيميائية بسرعة كبيرة. وهذا مفيد بالفعل لاستخدامه في أدوات الطحن الصناعية.
18. البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE)، ماركة ألياف Dyneema
الصورة: جوستسيل
يتمتع البولي إيثيلين عالي المعامل بمقاومة تآكل عالية للغاية ومعامل احتكاك منخفض وصلابة عالية للكسر (موثوقية درجات الحرارة المنخفضة). وتعتبر اليوم أقوى مادة ليفية في العالم. الشيء المدهش في هذا البولي إيثيلين هو أنه أخف من الماء ويمكنه إيقاف الرصاص في نفس الوقت! الكابلات والحبال المصنوعة من ألياف داينيما لا تغرق في الماء ولا تحتاج إلى تزييت ولا تغير خصائصها عندما تكون مبللة، وهو أمر مهم جدًا لبناء السفن.
17. سبائك التيتانيوم
الصورة: الخيميائي HP (pse-mendelejew.de)
تتميز سبائك التيتانيوم بأنها قابلة للسحب بشكل لا يصدق وتظهر قوة مذهلة عند تمددها. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة للتآكل، مما يجعلها مفيدة للغاية في مجالات مثل تصنيع الطائرات والصواريخ وبناء السفن والهندسة الكيميائية والغذائية والنقل.
16. سبيكة معدنية سائلة
الصورة: بيكساباي
تم تطوير هذه المادة في عام 2003 في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وهي مشهورة بقوتها ومتانتها. يشير اسم المركب ضمنًا إلى شيء هش وسائل، ولكنه في درجة حرارة الغرفة يكون في الواقع صلبًا للغاية، ومقاومًا للاهتراء، ومقاومًا للتآكل، ويتحول عند تسخينه، مثل اللدائن الحرارية. مجالات التطبيق الرئيسية حتى الآن هي صناعة الساعات ومضارب الجولف وأغطية الهواتف المحمولة (Vertu وiPhone).
15. النانوسليلوز
الصورة: بيكساباي
يتم عزل النانوسليلوز من ألياف الخشب وهو نوع جديد من المواد الخشبية أقوى من الفولاذ! وبالإضافة إلى ذلك، فإن النانوسليلوز أرخص أيضًا. يتمتع الابتكار بإمكانيات كبيرة ويمكن أن يتنافس بشكل جدي في المستقبل مع الزجاج وألياف الكربون. يعتقد المطورون أن هذه المادة سيكون لها طلب كبير قريبًا في إنتاج الدروع العسكرية، والشاشات فائقة المرونة، والمرشحات، والبطاريات المرنة، والهوائيات الماصة، والوقود الحيوي.
14. أسنان القواقع البطلمية
الصورة: بيكساباي
سبق أن أخبرناكم عن شبكة صيد عنكبوت داروين، والتي كانت تُعرف سابقًا بأنها أقوى مادة بيولوجية على هذا الكوكب. ومع ذلك، أظهرت دراسة حديثة أن البطلينوس هو المادة البيولوجية الأكثر ديمومة التي عرفها العلم. نعم، هذه الأسنان أقوى من شبكة كيروستريس دارويني. وهذا ليس مفاجئا، لأن الكائنات البحرية الصغيرة تتغذى على الطحالب التي تنمو على سطح الصخور القاسية، ومن أجل فصل الطعام عن الصخور، يتعين على هذه الحيوانات أن تعمل بجد. يعتقد العلماء أننا سنكون قادرين في المستقبل على استخدام مثال البنية الليفية لأسنان البطلينوس البحري في الصناعة الهندسية والبدء في بناء السيارات والقوارب وحتى الطائرات عالية القوة، مستوحاة من مثال القواقع البسيطة.
13. ماراجينغ الصلب
الصورة: بيكساباي
فولاذ Maraging عبارة عن سبيكة عالية القوة وعالية القوة مع ليونة وصلابة ممتازة. وتستخدم المادة على نطاق واسع في علم الصواريخ وتستخدم لصنع جميع أنواع الأدوات.
12. الأوسميوم
الصورة: بيريوديكتابليرو / www.periodictable.ru
الأوزميوم عنصر كثيف بشكل لا يصدق، وصلابته ونقطة انصهاره العالية تجعل من الصعب تصنيعه. ولهذا السبب يتم استخدام الأوسيميوم حيث تكون المتانة والقوة أكثر قيمة. توجد سبائك الأوزميوم في الاتصالات الكهربائية، والصواريخ، والمقذوفات العسكرية، والمزروعات الجراحية، والعديد من التطبيقات الأخرى.
11. كيفلر
الصورة: ويكيميديا كومنز
الكيفلار عبارة عن ألياف عالية القوة يمكن العثور عليها في إطارات السيارات، ووسادات الفرامل، والكابلات، والمنتجات التعويضية وتقويم العظام، والدروع الواقية للبدن، وأقمشة الملابس الواقية، وبناء السفن وأجزاء من المركبات الجوية بدون طيار. أصبحت المادة مرادفة تقريبًا للقوة وهي نوع من البلاستيك يتمتع بقوة ومرونة عالية بشكل لا يصدق. قوة الشد للكيفلر أعلى بـ 8 مرات من قوة شد الأسلاك الفولاذية، وتبدأ في الذوبان عند درجة حرارة 450 درجة مئوية.
10. البولي إيثيلين عالي الكثافة ذو الوزن الجزيئي الفائق، ماركة سبكترا فايبر
الصورة: توماس كاستيلازو، www.tomascastelazo.com / ويكيميديا كومنز
UHMWPE هو في الأساس بلاستيك متين للغاية. Spectra، وهي علامة تجارية UHMWPE، هي بدورها ألياف خفيفة الوزن ذات أعلى مقاومة للتآكل، وتتفوق 10 مرات على الفولاذ في هذا المؤشر. مثل الكيفلار، يتم استخدام سبكترا في صناعة الدروع الواقية للبدن والخوذات الواقية. إلى جانب UHMWPE، تحظى العلامة التجارية Dynimo Spectrum بشعبية كبيرة في صناعات بناء السفن والنقل.
9. الجرافين
الصورة: بيكساباي
الجرافين هو أحد أشكال الكربون، وشبكته البلورية، التي يبلغ سمكها ذرة واحدة فقط، قوية جدًا لدرجة أنها أصلب 200 مرة من الفولاذ. يبدو الجرافين وكأنه فيلم ملتصق، لكن تمزيقه مهمة شبه مستحيلة. لاختراق ورقة الجرافين، سيتعين عليك لصق قلم رصاص فيها، حيث سيتعين عليك موازنة حمولة تزن حافلة مدرسية بأكملها. حظ سعيد!
8. ورق أنابيب الكربون النانوية
الصورة: بيكساباي
بفضل تكنولوجيا النانو، تمكن العلماء من صنع ورق أرق بمقدار 50 ألف مرة من شعرة الإنسان. إن صفائح أنابيب الكربون النانوية أخف بعشر مرات من الفولاذ، لكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنها أقوى بما يصل إلى 500 مرة من الفولاذ! تعد ألواح الأنابيب النانوية العيانية واعدة جدًا في تصنيع أقطاب المكثفات الفائقة.
7. شبكة معدنية صغيرة
الصورة: بيكساباي
هذا هو أخف معدن في العالم! الشبكة المعدنية الصغيرة هي مادة صناعية مسامية أخف 100 مرة من الرغوة. لكن لا تدع مظهرها يخدعك، فهذه الشبكات الصغيرة أيضًا متينة بشكل لا يصدق، مما يمنحها إمكانية كبيرة للاستخدام في جميع أنواع التطبيقات الهندسية. يمكن استخدامها لصنع ممتصات صدمات وعوازل حرارية ممتازة، كما أن قدرة المعدن المذهلة على الانكماش والعودة إلى حالته الأصلية تسمح باستخدامه لتخزين الطاقة. تُستخدم الشبكات المعدنية الصغيرة أيضًا بنشاط في إنتاج الأجزاء المختلفة لطائرات شركة Boeing الأمريكية.
6. أنابيب الكربون النانوية
الصورة: المستخدم مسترويك / en.wikipedia
لقد تحدثنا بالفعل أعلاه عن الصفائح العيانية فائقة القوة المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية. ولكن أي نوع من المواد هذا؟ هذه في الأساس عبارة عن طائرات من الجرافين ملفوفة في أنبوب (النقطة التاسعة). والنتيجة هي مادة خفيفة ومرنة ومتينة بشكل لا يصدق مع مجموعة واسعة من التطبيقات.
5. البخاخة
الصورة: ويكيميديا كومنز
تُعرف هذه المادة أيضًا باسم الجرافين الهوائي، وهي خفيفة الوزن للغاية وقوية في نفس الوقت. ويستبدل النوع الجديد من الجل الطور السائل بالكامل بالطور الغازي، ويتميز بالصلابة المثيرة، ومقاومة الحرارة، والكثافة المنخفضة، والتوصيل الحراري المنخفض. بشكل لا يصدق، الجرافين ايروجيل أخف 7 مرات من الهواء! المركب الفريد قادر على استعادة شكله الأصلي حتى بعد الضغط بنسبة 90%، ويمكنه امتصاص كمية من الزيت تزيد بـ 900 مرة عن وزن الهواء الجرافين المستخدم للامتصاص. ربما ستساعد هذه الفئة من المواد في المستقبل في مكافحة الكوارث البيئية مثل تسرب النفط.
4. مادة بلا عنوان، طورها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)
الصورة: بيكساباي
بينما تقرأ هذا، يعمل فريق من العلماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على تحسين خصائص الجرافين. وقال الباحثون إنهم نجحوا بالفعل في تحويل البنية ثنائية الأبعاد لهذه المادة إلى ثلاثية الأبعاد. ولم تحصل مادة الجرافين الجديدة على اسمها بعد، ولكن من المعروف بالفعل أن كثافتها أقل 20 مرة من كثافة الفولاذ، وقوتها أعلى 10 مرات من قوة الفولاذ.
3. كاربين
الصورة: سموكفوت
على الرغم من أنها مجرد سلاسل خطية من ذرات الكربون، إلا أن قوة الكارباين أقوى مرتين من قوة شد الجرافين وهي أصعب بثلاث مرات من الماس!
2. تعديل نيتريد البورون وورزيت
الصورة: بيكساباي
تتشكل هذه المادة الطبيعية المكتشفة حديثاً خلال الانفجارات البركانية وهي أصلب بنسبة 18% من الماس. ومع ذلك، فهو يتفوق على الماس في عدد من المعايير الأخرى. نيتريد البورون ورتزايت هي واحدة من مادتين طبيعيتين فقط موجودتين على الأرض وهي أصلب من الماس. تكمن المشكلة في وجود عدد قليل جدًا من هذه النتريدات في الطبيعة، وبالتالي ليس من السهل دراستها أو تطبيقها عمليًا.
1. لونسداليت
الصورة: بيكساباي
يُعرف اللونسداليت أيضًا باسم الماس السداسي، ويتكون من ذرات الكربون، ولكن في هذا التعديل يتم ترتيب الذرات بشكل مختلف قليلاً. مثل نيتريد البورون ورتزايت، لونسداليت هو مادة طبيعية متفوقة في صلابة الماس. علاوة على ذلك، فإن هذا المعدن المذهل أصلب بنسبة 58% من الماس! مثل نيتريد البورون ورتزايت، هذا المركب نادر للغاية. في بعض الأحيان يتشكل لونسدالايت أثناء اصطدام النيازك التي تحتوي على الجرافيت بالأرض.