अपनी गतिविधियों में व्यक्ति विभिन्न गुणों के पदार्थों और सामग्रियों का उपयोग करता है। और महत्वहीन नहीं उनकी ताकत और विश्वसनीयता है। इस लेख में प्रकृति की सबसे कठोर सामग्री और कृत्रिम रूप से बनाई गई सामग्री पर चर्चा की जाएगी।
सामान्य मानक
सामग्री की ताकत निर्धारित करने के लिए, मोह पैमाने का उपयोग किया जाता है - खरोंच की प्रतिक्रिया से सामग्री की कठोरता का आकलन करने के लिए एक पैमाना। आम आदमी के लिए सबसे कठोर पदार्थ हीरा होता है। आपको आश्चर्य होगा, लेकिन यह खनिज केवल 10 वें स्थान पर सबसे कठिन में से कहीं है। औसतन, किसी सामग्री को सुपरहार्ड माना जाता है यदि उसका मान 40 GPa से ऊपर हो। इसके अलावा, दुनिया में सबसे कठिन सामग्री की पहचान करते समय, इसकी उत्पत्ति की प्रकृति को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। साथ ही, ताकत और स्थायित्व अक्सर बाहरी कारकों के प्रभाव पर निर्भर करता है।
पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ
इस खंड में, हम एक असामान्य क्रिस्टल संरचना वाले रासायनिक यौगिकों पर ध्यान देंगे, जो हीरे की तुलना में बहुत मजबूत होते हैं और इसे अच्छी तरह से खरोंच सकते हैं। चलो लाते हैंशीर्ष 6 सबसे कठिन मानव निर्मित सामग्री, कम से कम कठोर से शुरू।
- कार्बन नाइट्राइड - बोरॉन। आधुनिक रसायन विज्ञान की इस उपलब्धि का स्ट्रेंथ इंडेक्स 76 GPa है।
- ग्राफीन एयरजेल (एरोग्राफीन) हवा से 7 गुना हल्का पदार्थ है, जो 90% संपीड़न के बाद अपने आकार को पुनर्स्थापित करता है। एक आश्चर्यजनक रूप से टिकाऊ सामग्री जो तरल या तेल में भी अपने वजन का 900 गुना अवशोषित कर सकती है। इस सामग्री को तेल रिसाव में उपयोग करने की योजना है।
- ग्राफीन एक अनूठा आविष्कार है और ब्रह्मांड में सबसे टिकाऊ सामग्री है। उसके बारे में थोड़ा और नीचे।
- कार्बिन एलोट्रोपिक कार्बन का एक रैखिक बहुलक है, जिससे सुपर-थिन (1 परमाणु) और सुपर-मजबूत ट्यूब बनते हैं। लंबे समय तक कोई भी 100 से अधिक परमाणुओं की लंबाई वाली ऐसी ट्यूब का निर्माण नहीं कर पाया था। लेकिन वियना विश्वविद्यालय के ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक इस बाधा को दूर करने में कामयाब रहे। इसके अलावा, यदि पहले कार्बाइन को कम मात्रा में संश्लेषित किया जाता था और बहुत महंगा था, तो आज इसे टन में संश्लेषित करना संभव है। यह अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और उससे आगे के लिए नए क्षितिज खोलता है।
- एल्बोर (किंग्सॉन्गाइट, क्यूबोनाइट, बोराज़ोन) एक नैनो डिज़ाइन वाला यौगिक है जो आज धातु प्रसंस्करण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कठोरता - 108 जीपीए।
फुलराइट आज मनुष्य को ज्ञात पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ है। 310 GPa की इसकी ताकत इस तथ्य से सुनिश्चित होती है कि इसमें व्यक्तिगत परमाणु नहीं, बल्कि अणु होते हैं। ये क्रिस्टल बटर नाइफ की तरह हीरे को आसानी से खरोंच देंगे।
मनुष्य के हाथों का चमत्कार
ग्राफीन कार्बन के एलोट्रोपिक संशोधनों के आधार पर मानव जाति का एक और आविष्कार है। यह एक पतली फिल्म की तरह दिखता है जो एक परमाणु मोटा है, लेकिन असाधारण लचीलेपन के साथ स्टील से 200 गुना अधिक मजबूत है।
यह ग्राफीन के बारे में है कि वे कहते हैं कि इसे छेदने के लिए एक हाथी को पेंसिल की नोक पर खड़ा होना चाहिए। वहीं, इसकी विद्युत चालकता कंप्यूटर चिप्स के सिलिकॉन से 100 गुना अधिक है। बहुत जल्द, यह प्रयोगशालाओं को छोड़कर सौर पैनलों, सेल फोन और आधुनिक कंप्यूटर चिप्स के रूप में रोजमर्रा की जिंदगी में प्रवेश करेगा।
प्रकृति में विसंगतियों के दो अत्यंत दुर्लभ परिणाम
प्रकृति में बहुत दुर्लभ यौगिक होते हैं जिनमें अविश्वसनीय ताकत होती है।
- बोरॉन नाइट्राइड एक ऐसा पदार्थ है जिसके क्रिस्टल का विशिष्ट वर्ट्ज़ाइट आकार होता है। भार के आवेदन के साथ, क्रिस्टल जाली में परमाणुओं के बीच संबंध पुनर्वितरित होते हैं, जिससे ताकत 75% बढ़ जाती है। कठोरता सूचकांक 114 GPa है। यह पदार्थ ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान बनता है, यह प्रकृति में बहुत छोटा होता है।
- लोंसडेलाइट (मुख्य तस्वीर में) एक एलोट्रोपिक कार्बन यौगिक है। सामग्री एक उल्कापिंड क्रेटर में पाई गई थी और माना जाता है कि विस्फोट की स्थितियों के तहत ग्रेफाइट से बना है। कठोरता सूचकांक 152 GPa है। प्रकृति में विरले ही पाए जाते हैं।
वन्यजीवों के चमत्कार
हमारे ग्रह पर रहने वाले जीवों में कुछ ऐसे भी हैं जिनके पास कुछ खास है।
- कैरोस्ट्रिस डार्विनी का वेब। डार्विन की मकड़ी जो धागा उत्सर्जित करती है वह स्टील से अधिक मजबूत होता है औरकेवलर से कठिन। यह वेब था जिसे नासा के वैज्ञानिकों ने अंतरिक्ष सुरक्षा सूट के विकास में सेवा में लिया था।
- क्लैम दांत समुद्री लंगड़ा - उनकी रेशेदार संरचना का अध्ययन अब बायोनिक द्वारा किया जा रहा है। वे इतने मजबूत हैं कि वे मोलस्क को पत्थर में उगने वाले शैवाल को फाड़ने देते हैं।
आयरन बर्च
प्रकृति का एक और चमत्कार है श्मिट का सन्टी। इसकी लकड़ी जैविक उत्पत्ति की सबसे कठोर प्राकृतिक सामग्री है। यह केद्रोवाया पैड नेचर रिजर्व में सुदूर पूर्व में बढ़ता है और रेड बुक में सूचीबद्ध है। ताकत लोहे और कच्चा लोहा के बराबर है। लेकिन यह जंग और क्षय के अधीन नहीं है।
श्मिट बर्च की लकड़ी का सर्वव्यापी उपयोग, जिसे गोली भी नहीं भेद सकती, इसकी असाधारण दुर्लभता से बाधित है।
धातुओं में सबसे कठोर
यह एक नीली-सफेद धातु है - क्रोम। लेकिन इसकी ताकत इसकी शुद्धता पर निर्भर करती है। प्रकृति में, इसमें 0.02% होता है, जो इतना छोटा नहीं है। इसे सिलिकेट चट्टानों से निकाला जाता है। पृथ्वी पर गिरने वाले उल्कापिंडों में भी बहुत अधिक क्रोमियम होता है।
यह जंग प्रतिरोधी, गर्मी प्रतिरोधी और आग रोक है। क्रोमियम कई मिश्र धातुओं (क्रोमियम स्टील, नाइक्रोम) में पाया जाता है जो व्यापक रूप से उद्योग में और जंग-रोधी सजावटी कोटिंग्स में उपयोग किया जाता है।
एक साथ मजबूत
एक धातु अच्छी है, लेकिन कुछ संयोजन मिश्र धातु को अद्भुत गुण दे सकते हैं।
टाइटेनियम और सोने का एक सुपर-मजबूत मिश्र धातु एकमात्र मजबूत सामग्री है जो जीवित ऊतकों के साथ जैव-संगत साबित हुई है। बीटा-Ti3Au मिश्र धातु इतना मजबूत है कि यहमोर्टार में पीसना असंभव है। आज यह पहले से ही स्पष्ट है कि यह विभिन्न प्रत्यारोपण, कृत्रिम जोड़ों और हड्डियों का भविष्य है। इसके अलावा, इसे ड्रिलिंग, खेल उपकरण और हमारे जीवन के कई अन्य क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है।
पैलेडियम, चांदी और कुछ मेटलॉयड के मिश्र धातु में भी समान गुण हो सकते हैं। C altech संस्थान के वैज्ञानिक आज इस परियोजना पर काम कर रहे हैं।
भविष्य में $20 प्रति स्कीन
आज गली में सबसे कठोर सामग्री कौन सी खरीद सकता है? केवल $20 में, आप 6 मीटर ब्रायोन टेप खरीद सकते हैं। 2017 से, यह निर्माता डस्टिन मैकविलियम्स से बिक्री पर है। रासायनिक संरचना और उत्पादन की विधि को सख्त विश्वास में रखा जाता है, लेकिन इसके गुण अद्भुत होते हैं।
टेप से कुछ भी बांधा जा सकता है। ऐसा करने के लिए, इसे बन्धन के लिए भागों के चारों ओर लपेटा जाना चाहिए, एक साधारण लाइटर से गरम किया जाना चाहिए, प्लास्टिक की संरचना को वांछित आकार दिया जाना चाहिए और यही वह है। ठंडा होने के बाद, जोड़ 1 टन भार का सामना करेगा।
कठोर और मुलायम दोनों
2017 में, एक अद्भुत सामग्री के निर्माण के बारे में जानकारी सामने आई - एक ही समय में सबसे कठिन और सबसे नरम। इस मेटामटेरियल का आविष्कार मिशिगन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने किया था। वे सीखने में कामयाब रहे कि सामग्री की संरचना को कैसे नियंत्रित किया जाए और इसे विभिन्न गुणों का प्रदर्शन किया जाए।
उदाहरण के लिए, कार बनाने के लिए इसका उपयोग करते समय, चलते समय शरीर कठोर और टकराने पर नरम होगा। शरीर संपर्क ऊर्जा को अवशोषित करता है और यात्री की रक्षा करता है।
