Najcięższa substancja we wszechświecie. Ciekawe fakty o wszechświecie
1. Najczarniejsza materia znana człowiekowiCo się stanie, jeśli ułożysz krawędzie nanorurek węglowych jedna na drugiej i ułożysz je naprzemiennie? W efekcie powstał materiał, który pochłania 99,9% padającego na niego światła. Mikroskopijna powierzchnia materiału jest nierówna i szorstka, co załamuje światło i jest również powierzchnią słabo odbijającą światło. Następnie spróbuj użyć nanorurek węglowych jako nadprzewodników w określonej kolejności, co czyni je doskonałymi pochłaniaczami światła, a otrzymasz prawdziwą czarną burzę. Naukowcy są poważnie zaskoczeni potencjalnymi zastosowaniami tej substancji, ponieważ tak naprawdę światło nie jest „tracone”, substancja może zostać wykorzystana do ulepszenia urządzeń optycznych, takich jak teleskopy, a nawet do ogniw słonecznych pracujących ze sprawnością niemal 100%.
2. Najbardziej łatwopalna substancja
Wiele rzeczy pali się w zdumiewającym tempie, np. styropian, napalm, a to dopiero początek. Ale co by było, gdyby istniała substancja, która mogłaby podpalić ziemię? Z jednej strony jest to pytanie prowokacyjne, ale zostało zadane jako punkt wyjścia. Trifluorek chloru ma wątpliwą reputację substancji okropnie łatwopalnej, mimo że naziści uważali, że substancja ta jest zbyt niebezpieczna, aby z nią pracować. Kiedy ludzie dyskutujący o ludobójstwie uważają, że ich celem w życiu nie jest użycie czegoś, ponieważ jest to zbyt śmiercionośne, wspiera to ostrożne obchodzenie się z tymi substancjami. Mówią, że pewnego dnia rozlała się tona substancji i wybuchł pożar, w wyniku którego spłonęło 30,5 cm betonu oraz metr piasku i żwiru, aż wszystko się uspokoiło. Niestety naziści mieli rację.
3. Najbardziej trująca substancja
Powiedz mi, co najmniej chciałbyś mieć na twarzy? Może to być najbardziej śmiercionośna trucizna, która słusznie zajęłaby trzecie miejsce wśród głównych substancji ekstremalnych. Taka trucizna różni się bowiem od tej, która przepala beton i od najsilniejszego kwasu na świecie (który wkrótce zostanie wynaleziony). Choć nie do końca to prawda, wszyscy niewątpliwie słyszeliście od środowiska medycznego o botoksie i dzięki niemu ta najbardziej śmiercionośna trucizna stała się sławna. Botoks wykorzystuje toksynę botulinową wytwarzaną przez bakterię Clostridium botulinum i jest bardzo zabójcza, ponieważ ilość ziarenka soli wystarcza do zabicia 90-kilogramowej osoby. Tak naprawdę naukowcy obliczyli, że opryskanie zaledwie 4 kg tej substancji wystarczy, aby zabić wszystkich ludzi na ziemi. Orzeł prawdopodobnie potraktowałby grzechotnika znacznie bardziej humanitarnie, niż ta trucizna potraktowałaby człowieka.
4. Najgorętsza substancja
Niewiele jest rzeczy znanych człowiekowi na świecie, które są gorętsze niż wnętrze świeżo podgrzanej w kuchence mikrofalowej Hot Pocket, ale wygląda na to, że te rzeczy również pobiją ten rekord. Substancja powstająca w wyniku zderzenia atomów złota z prędkością bliską prędkości światła nazywana jest „zupą” kwarkowo-gluonową i osiąga szalone 4 biliony stopni Celsjusza, czyli prawie 250 000 razy gorętszą niż substancja znajdująca się we wnętrzu Słońca. Ilość energii uwolnionej podczas zderzenia wystarczyłaby do stopienia protonów i neutronów, co samo w sobie ma cechy, których nawet byś nie podejrzewał. Naukowcy twierdzą, że ten materiał może dać nam wgląd w narodziny naszego wszechświata, dlatego warto zrozumieć, że maleńkie supernowe nie powstają dla zabawy. Jednak naprawdę dobrą wiadomością jest to, że „zupa” zajęła jedną bilionową centymetra i trwała jedną bilionową jednej bilionowej sekundy.
5. Najbardziej żrący kwas
Kwas to okropna substancja. Jeden z najstraszniejszych potworów w kinie dostał kwaśną krew, dzięki czemu stał się jeszcze bardziej okropny niż tylko maszyna do zabijania (Obcy), dlatego głęboko w nas tkwi przekonanie, że narażenie na działanie kwasu jest czymś bardzo złym. Gdyby „obcych” napełniono kwasem fluorowo-antymonowym, nie tylko wpadliby głęboko w podłogę, ale opary wydobywające się z ich ciał zabiłyby wszystko wokół nich. Kwas ten jest 21019 razy silniejszy niż kwas siarkowy i może przenikać przez szkło. I może eksplodować, jeśli dodasz wodę. Podczas jego reakcji uwalniają się toksyczne opary, które mogą zabić każdego w pomieszczeniu.
6. Najbardziej wybuchowy materiał wybuchowy
Tak naprawdę miejsce to zajmują obecnie dwa komponenty: HMX i heptanitrokuban. Heptanitrokuban występuje głównie w laboratoriach i jest podobny do HMX, ale ma gęstszą strukturę krystaliczną, która niesie ze sobą większy potencjał zniszczenia. Z drugiej strony HMX występuje w wystarczająco dużych ilościach, że może zagrozić istnieniu fizycznemu. Stosowany jest w paliwie stałym do rakiet, a nawet w detonatorach broni nuklearnej. I to ostatnie jest najgorsze, bo pomimo tego, jak łatwo dzieje się to na filmach, rozpoczęcie reakcji rozszczepienia/fuzji, w wyniku której powstają jasno świecące chmury nuklearne wyglądające jak grzyby, nie jest łatwym zadaniem, ale HMX radzi sobie z tym doskonale.
7. Najbardziej radioaktywna substancja
Skoro już mowa o promieniowaniu, warto wspomnieć, że świecące na zielono pręty „plutonowe” pokazane w „Simpsonach” to tylko fikcja. To, że coś jest radioaktywne, nie znaczy, że świeci. Warto o tym wspomnieć, ponieważ polon-210 jest tak radioaktywny, że świeci na niebiesko. Były radziecki szpieg Aleksander Litwinienko został wprowadzony w błąd i wkrótce potem zmarł na raka. Nie jest to coś, z czego chcesz żartować; poświata jest spowodowana promieniowaniem powietrza wokół materiału i w rzeczywistości otaczające go przedmioty mogą się nagrzewać. Kiedy mówimy „promieniowanie”, mamy na myśli na przykład reaktor jądrowy lub eksplozję, podczas której faktycznie zachodzi reakcja rozszczepienia. Jest to jedynie uwolnienie zjonizowanych cząstek, a nie niekontrolowany podział atomów.
8. Najcięższa substancja
Jeśli sądziłeś, że najcięższą substancją na Ziemi są diamenty, było to dobre, ale niedokładne przypuszczenie. Jest to technicznie zaprojektowany nanopręt diamentowy. W rzeczywistości jest to zbiór nanodiamentów, najmniej skompresowanej i najcięższej substancji znanej człowiekowi. Tak naprawdę nie istnieje, ale byłoby to całkiem przydatne, ponieważ oznacza, że pewnego dnia moglibyśmy pokryć nasze samochody tymi rzeczami i po prostu się ich pozbyć, gdy nastąpi kolizja pociągu (zdarzenie to nie jest realistyczne). Substancja ta została wynaleziona w Niemczech w 2005 roku i prawdopodobnie będzie stosowana w takim samym stopniu jak diamenty przemysłowe, z tą różnicą, że nowa substancja jest bardziej odporna na zużycie niż zwykłe diamenty.
9. Najbardziej magnetyczna substancja
Gdyby cewka indukcyjna była małym czarnym kawałkiem, byłaby to ta sama substancja. Substancja opracowana w 2010 roku z żelaza i azotu ma moc magnetyczną o 18% większą niż poprzedni rekordzista i jest tak silna, że zmusiła naukowców do ponownego rozważenia działania magnetyzmu. Osoba, która odkryła tę substancję, zdystansowała się od swoich badań, aby żaden inny naukowiec nie mógł odtworzyć jego pracy, ponieważ donoszono, że podobny związek został opracowany w Japonii w przeszłości w 1996 r., ale innym fizykom nie udało się go odtworzyć, więc ta substancja nie zostało oficjalnie przyjęte. Nie jest jasne, czy w takich okolicznościach japońscy fizycy powinni obiecywać wykonanie Sepuku. Jeśli uda się odtworzyć tę substancję, może to zwiastować nową erę wydajnej elektroniki i silników magnetycznych, być może o rząd wielkości zwiększonej mocy.
10. Najsilniejsza nadciekłość
Nadciekłość to stan materii (stały lub gazowy), który występuje w ekstremalnie niskich temperaturach, ma wysoką przewodność cieplną (każda uncja tej substancji musi mieć dokładnie tę samą temperaturę) i nie ma lepkości. Hel-2 jest najbardziej typowym przedstawicielem. Kubek z helem-2 samoistnie uniesie się i wyleje z pojemnika. Hel-2 będzie również przeciekał przez inne materiały stałe, ponieważ całkowity brak tarcia pozwala mu przepływać przez inne niewidoczne otwory, przez które nie wyciekałby zwykły hel (lub woda). Hel-2 nie wchodzi w swój właściwy stan pod numerem 1, jakby miał zdolność samodzielnego działania, choć jest też najefektywniejszym przewodnikiem ciepła na Ziemi, kilkaset razy lepszym od miedzi. Ciepło przemieszcza się przez Hel-2 tak szybko, że rozchodzi się falami, podobnie jak dźwięk (znany właściwie jako „drugi dźwięk”), a nie jest rozpraszany, gdzie po prostu przemieszcza się z jednej cząsteczki do drugiej. Nawiasem mówiąc, siły kontrolujące zdolność helu-2 do pełzania wzdłuż ściany nazywane są „trzecim dźwiękiem”. Jest mało prawdopodobne, że dostaniesz coś bardziej ekstremalnego niż substancja wymagająca zdefiniowania 2 nowych rodzajów dźwięku.
Człowiek od zawsze poszukiwał materiałów, które nie pozostawiają szans jego konkurentom. Od czasów starożytnych naukowcy poszukiwali najtwardszych materiałów na świecie, najlżejszych i najcięższych. Pragnienie odkryć doprowadziło do odkrycia gazu doskonałego i idealnego ciała doskonale czarnego. Przedstawiamy Państwu najbardziej niesamowite substancje na świecie.
1. Najczarniejsza substancja
Najczarniejsza substancja na świecie nazywa się Vantablack i składa się ze zbioru nanorurek węglowych (patrz węgiel i jego odmiany alotropowe). Mówiąc najprościej, materiał składa się z niezliczonej ilości „włosków”, po złapaniu w nie światła odbijają się z jednej tubusu do drugiej. W ten sposób około 99,965% strumienia świetlnego jest pochłaniane, a tylko niewielka jego część jest odbijana.
Odkrycie Vantablacka otwiera szerokie perspektywy wykorzystania tego materiału w astronomii, elektronice i optyce.
2. Najbardziej łatwopalna substancja
Trifluorek chloru jest najbardziej łatwopalną substancją znaną ludzkości. Jest silnym utleniaczem i reaguje z prawie wszystkimi pierwiastkami chemicznymi. Trifluorek chloru może spalić beton i łatwo zapalić szkło! Stosowanie trifluorku chloru jest praktycznie niemożliwe ze względu na jego fenomenalną palność i brak możliwości zapewnienia bezpiecznego stosowania.
3. Najbardziej trująca substancja
Najsilniejszą trucizną jest toksyna botulinowa. Znamy go pod nazwą Botoks, bo tak go nazywa się w kosmetologii, gdzie znalazł swoje główne zastosowanie. Toksyna botulinowa to substancja chemiczna wytwarzana przez bakterie Clostridium botulinum. Oprócz tego, że toksyna botulinowa jest najbardziej toksyczną substancją, posiada także największą masę cząsteczkową spośród białek. O fenomenalnej toksyczności substancji świadczy fakt, że już 0,00002 mg min/l toksyny botulinowej wystarczy, aby dotknięty obszar był śmiertelny dla człowieka przez pół dnia.
4. Najgorętsza substancja
Jest to tak zwana plazma kwarkowo-gluonowa. Substancja powstała w wyniku zderzenia atomów złota z prędkością bliską prędkości światła. Plazma kwarkowo-gluonowa ma temperaturę 4 bilionów stopni Celsjusza. Dla porównania liczba ta jest 250 000 razy wyższa niż temperatura Słońca! Niestety, czas życia materii jest ograniczony do jednej bilionowej jednej bilionowej sekundy.
5. Najbardziej żrący kwas
W tej nominacji mistrzem jest kwas fluorowo-antymonowy H. Kwas fluorkowo-antymonowy jest 2×10 16 (dwieście trylionów) razy bardziej żrący niż kwas siarkowy. Jest to substancja bardzo aktywna, która może eksplodować po dodaniu niewielkiej ilości wody. Opary tego kwasu są śmiertelnie trujące.
6. Najbardziej wybuchowa substancja
Najbardziej wybuchową substancją jest heptanitrokuban. Jest bardzo drogi i służy wyłącznie do badań naukowych. Ale nieco mniej wybuchowy oktogen jest z powodzeniem stosowany w wojsku i geologii podczas wiercenia studni.
7. Najbardziej radioaktywna substancja
Polon-210 to izotop polonu, który nie występuje w przyrodzie, ale jest wytwarzany przez człowieka. Służy do tworzenia miniaturowych, ale jednocześnie bardzo potężnych źródeł energii. Ma bardzo krótki okres półtrwania i dlatego może powodować ciężką chorobę popromienną.
8. Najcięższa substancja
Jest to oczywiście fuleryt. Jego twardość jest prawie 2 razy większa niż w przypadku diamentów naturalnych. Więcej o fulerycie przeczytasz w naszym artykule Najtwardsze materiały świata.
9. Najsilniejszy magnes
Najsilniejszy magnes na świecie składa się z żelaza i azotu. Na razie szczegóły na temat tej substancji nie są dostępne publicznie, ale już wiadomo, że nowy supermagnes jest o 18% silniejszy od najsilniejszego obecnie stosowanego magnesu – neodymu. Magnesy neodymowe są wykonane z neodymu, żelaza i boru.
10. Najbardziej płynna substancja
Nadciekły hel II prawie nie ma lepkości w temperaturach bliskich zera absolutnego. Właściwość ta wynika z wyjątkowej właściwości wyciekania i wylewania się z naczynia wykonanego z dowolnego materiału stałego. Hel II ma perspektywy zastosowania jako idealny przewodnik ciepła, w którym ciepło nie ulega rozpraszaniu.
Wśród cudów ukrytych w głębi wszechświata mała gwiazda w pobliżu Syriusza prawdopodobnie na zawsze zachowa jedno ze swoich znaczących miejsc. Gwiazda ta składa się z materii 60 000 razy cięższej od wody! Kiedy podnosimy szklankę rtęci, jesteśmy zaskoczeni jej wagą: waży około 3 kg. Ale co powiedzielibyśmy o szklance substancji, która waży 12 ton i wymaga transportu peronem kolejowym? Wydaje się to absurdalne, a jednak jest to jedno z odkryć współczesnej astronomii.
Odkrycie to ma długą i niezwykle pouczającą historię. Od dawna zauważono, że genialny Syriusz porusza się wśród gwiazd nie po linii prostej, jak większość innych gwiazd, ale po dziwnej krętej ścieżce. Aby wyjaśnić te cechy jego ruchu, słynny astronom Bessel zasugerował, że Syriuszowi towarzyszy satelita, który swoim przyciąganiem „zakłóca” jego ruch. Miało to miejsce w 1844 r. – dwa lata przed odkryciem Neptuna „na czubku pióra”. A w 1862 roku, po śmierci Bessela, jego przypuszczenia zostały w pełni potwierdzone, ponieważ podejrzanego satelitę Syriusza widziano przez teleskop.
Satelita Syriusza – tak zwany „Syriusz B” – okrąża główną gwiazdę w wieku 49 lat w odległości 20 razy większej niż Ziemia wokół Słońca (tj. w przybliżeniu w odległości Urana). To słaba gwiazda ósmej lub dziewiątej magnitudo, ale jej masa jest imponująca, prawie 0,8 masy naszego Słońca. W odległości Syriusza nasze Słońce świeciłoby jako gwiazda o jasności 1,8mag; dlatego też, gdyby satelita Syriusza miał powierzchnię zmniejszoną w porównaniu ze słoneczną zgodnie ze stosunkiem mas tych opraw, wówczas w tej samej temperaturze musiałby świecić jak gwiazda w przybliżeniu drugiej wielkości, a nie ósmy lub dziewiąty. Astronomowie początkowo przypisywali tak słabą jasność niskiej temperaturze na powierzchni tej gwiazdy; postrzegano je jako schładzające słońce, pokrywające się twardą skorupą.
Ale to założenie okazało się błędne. Udało się ustalić, że skromny satelita Syriusza wcale nie jest blaknącą gwiazdą, a wręcz przeciwnie, należy do gwiazd o wysokiej temperaturze powierzchni, znacznie wyższej niż nasze Słońce. To całkowicie zmienia postać rzeczy. Słabą jasność należy zatem przypisywać jedynie niewielkim rozmiarom powierzchni tej gwiazdy. Oblicza się, że wysyła 360 razy mniej światła niż Słońce; Oznacza to, że jego powierzchnia musi być co najmniej 360 razy mniejsza od słonecznej, a promień musi wynosić j/360, czyli 19 razy mniejszy od słonecznego. Z tego wnioskujemy, że objętość satelity Syriusza powinna być mniejsza niż 6800 objętości Słońca, podczas gdy jego masa wynosi prawie 0,8 masy gwiazdy światła dziennego. Już samo to wskazuje na dużą gęstość materii tej gwiazdy. Dokładniejsze obliczenia dają dla średnicy planety zaledwie 40 000 km, a zatem dla gęstości - potworną liczbę, którą podaliśmy na początku rozdziału: 60 000 razy większa od gęstości wody.
„Nastawcie uszu, fizycy: planowana jest inwazja na waszą dziedzinę” – przychodzą mi na myśl słowa Keplera, wypowiedziane przez niego jednak przy innej okazji. Rzeczywiście, żaden fizyk nie mógł sobie dotąd wyobrazić czegoś takiego. W zwykłych warunkach tak znaczne zagęszczenie jest całkowicie nie do pomyślenia, gdyż przestrzenie pomiędzy normalnymi atomami w ciałach stałych są zbyt małe, aby umożliwić zauważalne zagęszczenie ich substancji. Inaczej jest w przypadku atomów „okaleczonych”, które utraciły elektrony krążące wokół jąder. Utrata elektronów zmniejsza średnicę atomu kilka tysięcy razy, prawie bez zmniejszania jego masy; odsłonięte jądro jest mniejsze od normalnego atomu o mniej więcej tyle samo, co mucha jest mniejsza od dużego budynku. Przesuwane przez potworne ciśnienie panujące w głębinach gwiezdnego globu, te zredukowane jądra atomowe mogą zbliżyć się tysiące razy bliżej niż zwykłe atomy i stworzyć substancję o niespotykanej gęstości, jaką można znaleźć na satelicie Syriusza.
Po tym, co zostało powiedziane, odkrycie gwiazdy, której średnia gęstość materii jest wciąż 500 razy większa niż wcześniej wspomniana gwiazda Syriusz B, nie będzie wydawać się niewiarygodne. Mówimy o małej gwieździe 13mag w konstelacji Kasjopei , odkryta pod koniec 1935 roku. Objętość nie większa od Marsa i osiem razy mniejsza od Ziemi, gwiazda ta ma masę prawie trzykrotnie większą od masy naszego Słońca (dokładniej 2,8 razy). W jednostkach zwyczajnych średnią gęstość jego substancji wyraża się jako 36 000 000 g/cm3. Oznacza to, że 1 cm3 takiej substancji ważyłby na Ziemi 36 ton, a zatem substancja ta jest prawie 2 miliony razy gęstsza od złota.
Oczywiście kilka lat temu naukowcy uznaliby istnienie substancji miliony razy gęstszej od platyny za nie do pomyślenia. Otchłanie wszechświata kryją zapewne jeszcze wiele podobnych cudów natury.
Otaczający nas świat wciąż jest pełen wielu tajemnic, ale nawet zjawiska i substancje znane naukowcom od dawna nie przestają zadziwiać i zachwycać. Podziwiamy jasne kolory, cieszymy się smakami i wykorzystujemy właściwości wszelkiego rodzaju substancji, dzięki którym nasze życie staje się wygodniejsze, bezpieczniejsze i przyjemniejsze. W poszukiwaniu najbardziej niezawodnych i wytrzymałych materiałów człowiek dokonał wielu fascynujących odkryć, a oto wybór zaledwie 25 takich unikalnych związków!
25. Diamenty
Jeśli nie wszyscy, to prawie wszyscy o tym wiedzą na pewno. Diamenty to nie tylko jeden z najbardziej szanowanych kamieni szlachetnych, ale także jeden z najtwardszych minerałów na Ziemi. W skali Mohsa (skala twardości oceniająca reakcję minerału na zarysowanie) diament znajduje się w wierszu 10. Na skali jest w sumie 10 pozycji, a 10. to ostatni i najtrudniejszy stopień. Diamenty są tak twarde, że można je zarysować jedynie innymi diamentami.
24. Sieci łapania pająków z gatunku Caerostris darwini
Zdjęcie: pixabay
Trudno w to uwierzyć, ale sieć pająka Caerostris darwini (lub pająka Darwina) jest mocniejsza niż stal i twardsza niż kevlar. Sieć ta została uznana za najtwardszy materiał biologiczny na świecie, choć teraz ma już potencjalnego konkurenta, ale dane nie zostały jeszcze potwierdzone. Włókno pajęcze zostało przetestowane pod kątem takich właściwości, jak odkształcenie zrywające, udarność, wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga (właściwość materiału odpornego na rozciąganie i ściskanie podczas odkształcania sprężystego) i dla wszystkich tych wskaźników pajęczyna wykazała się najbardziej zdumiewającym sposób. Ponadto sieć pająka Darwina jest niezwykle lekka. Przykładowo, jeśli owiniemy naszą planetę włóknem Caestris darwini, waga tak długiej nici wyniesie zaledwie 500 gramów. Tak długie sieci nie istnieją, ale obliczenia teoretyczne są po prostu niesamowite!
23. Aerografit
Zdjęcie: BrokenSphere
Ta syntetyczna pianka jest jednym z najlżejszych materiałów włóknistych na świecie i składa się z sieci rurek węglowych o średnicy zaledwie kilku mikronów. Aerografit jest 75 razy lżejszy od pianki, ale jednocześnie znacznie mocniejszy i bardziej elastyczny. Można go skompresować do 30-krotnego rozmiaru pierwotnego bez szkody dla jego niezwykle elastycznej struktury. Dzięki tej właściwości pianka aerografitowa wytrzymuje obciążenia do 40 000 razy większe niż jej masa własna.
22. Metalowe szkło palladowe
Zdjęcie: pixabay
Zespół naukowców z Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Berkeley Lab) opracował nowy rodzaj szkła metalicznego, które łączy w sobie niemal idealne połączenie wytrzymałości i plastyczności. Przyczyna wyjątkowości nowego materiału polega na tym, że jego struktura chemiczna skutecznie maskuje kruchość istniejących materiałów szklistych, a jednocześnie utrzymuje wysoki próg wytrzymałości, co ostatecznie znacznie zwiększa wytrzymałość zmęczeniową tej syntetycznej struktury.
21. Węglik wolframu
Zdjęcie: pixabay
Węglik wolframu to niezwykle twardy materiał, który jest bardzo odporny na zużycie. W pewnych warunkach połączenie to uważane jest za bardzo kruche, jednak pod dużym obciążeniem wykazuje wyjątkowe właściwości plastyczne, objawiające się w postaci pasm ślizgowych. Dzięki tym wszystkim właściwościom węglik wolframu wykorzystywany jest do produkcji końcówek przeciwpancernych oraz różnego rodzaju sprzętu, w tym wszelkiego rodzaju frezów, tarcz ściernych, wierteł, frezów, wierteł i innych narzędzi skrawających.
20. Węglik krzemu
Zdjęcie: Tiia Monto
Węglik krzemu jest jednym z głównych materiałów używanych do produkcji czołgów bojowych. Związek ten znany jest ze swojego niskiego kosztu, wyjątkowej ogniotrwałości i wysokiej twardości i dlatego jest często używany do produkcji sprzętu lub sprzętu, który musi odbijać pociski, ciąć lub szlifować inne trwałe materiały. Węglik krzemu jest doskonałym materiałem ściernym, półprzewodnikami, a nawet wkładkami jubilerskimi imitującymi diamenty.
19. Regularny azotek boru
Foto: wikimedia Commons
Sześcienny azotek boru to super twardy materiał, podobny pod względem twardości do diamentu, ale ma także szereg charakterystycznych zalet - wysoką stabilność temperaturową i odporność chemiczną. Sześcienny azotek boru nie rozpuszcza się w żelazie i niklu nawet pod wpływem wysokich temperatur, natomiast diament w tych samych warunkach dość szybko wchodzi w reakcje chemiczne. Jest to faktycznie korzystne przy jego zastosowaniu w przemysłowych narzędziach szlifierskich.
18. Polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE), marka włókna Dyneema
Zdjęcie: Justsail
Polietylen o wysokim module sprężystości ma wyjątkowo wysoką odporność na zużycie, niski współczynnik tarcia i wysoką odporność na pękanie (niezawodność w niskich temperaturach). Dziś uważana jest za najsilniejszą substancję włóknistą na świecie. Najbardziej niesamowitą rzeczą w tym polietylenie jest to, że jest lżejszy od wody i jednocześnie może zatrzymać kule! Kable i liny wykonane z włókien Dyneema nie toną w wodzie, nie wymagają smarowania i nie zmieniają swoich właściwości pod wpływem wilgoci, co jest bardzo ważne w przemyśle stoczniowym.
17. Stopy tytanu
Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)
Stopy tytanu są niezwykle plastyczne i wykazują niesamowitą wytrzymałość po rozciągnięciu. Ponadto mają wysoką odporność na ciepło i korozję, co czyni je niezwykle przydatnymi w takich obszarach, jak produkcja samolotów, rakieta, przemysł stoczniowy, inżynieria chemiczna, spożywcza i transportowa.
16. Stop ciekłego metalu
Zdjęcie: pixabay
Materiał ten, opracowany w 2003 roku w California Institute of Technology, słynie ze swojej wytrzymałości i trwałości. Nazwa związku kojarzy się z czymś kruchym i płynnym, ale w temperaturze pokojowej jest w rzeczywistości niezwykle twardy, odporny na zużycie, odporny na korozję i ulega przemianie pod wpływem ciepła, jak tworzywa termoplastyczne. Główne dotychczasowe obszary zastosowań to produkcja zegarków, kijów golfowych oraz pokrowców na telefony komórkowe (Vertu, iPhone).
15. Nanoceluloza
Zdjęcie: pixabay
Nanoceluloza izolowana z włókien drzewnych to nowy rodzaj materiału drzewnego, który jest jeszcze mocniejszy od stali! Ponadto nanoceluloza jest również tańsza. Innowacja ma ogromny potencjał i w przyszłości mogłaby poważnie konkurować ze szkłem i włóknem węglowym. Twórcy uważają, że materiał ten będzie wkrótce bardzo poszukiwany przy produkcji zbroi wojskowej, superelastycznych ekranów, filtrów, elastycznych akumulatorów, chłonnych aerożeli i biopaliw.
14. Zęby ślimaków skałowatych
Zdjęcie: pixabay
Wcześniej mówiliśmy już o sieci pająka Darwina, która kiedyś była uznawana za najsilniejszy materiał biologiczny na planecie. Jednak ostatnie badania wykazały, że skałoczep jest najtrwalszą substancją biologiczną znaną nauce. Tak, te zęby są mocniejsze niż sieć Caerostris darwini. I nie jest to zaskakujące, ponieważ maleńkie stworzenia morskie żywią się glonami rosnącymi na powierzchni ostrych skał, a aby oddzielić pokarm od skały, zwierzęta te muszą ciężko pracować. Naukowcy uważają, że w przyszłości będziemy mogli wykorzystać przykład włóknistej struktury zębów ślimaków morskich w przemyśle maszynowym i zacząć budować samochody, łodzie, a nawet samoloty o dużej wytrzymałości, inspirowane przykładem prostych ślimaków.
13. Stal maraging
Zdjęcie: pixabay
Stal maraging to wysokostopowy stop o wysokiej wytrzymałości, charakteryzujący się doskonałą ciągliwością i wytrzymałością. Materiał jest szeroko stosowany w nauce o rakietach i służy do wytwarzania wszelkiego rodzaju narzędzi.
12. Osm
Zdjęcie: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osm jest niezwykle gęstym pierwiastkiem, a jego twardość i wysoka temperatura topnienia utrudniają jego obróbkę. Dlatego osm wykorzystuje się tam, gdzie najbardziej ceniona jest trwałość i wytrzymałość. Stopy osmu można znaleźć w stykach elektrycznych, rakietach, pociskach wojskowych, implantach chirurgicznych i wielu innych zastosowaniach.
11. Kevlar
Foto: wikimedia Commons
Kevlar to włókno o wysokiej wytrzymałości, które można znaleźć w oponach samochodowych, klockach hamulcowych, kablach, produktach protetycznych i ortopedycznych, kamizelkach kuloodpornych, tkaninach odzieży ochronnej, przemyśle stoczniowym i częściach bezzałogowych statków powietrznych. Materiał stał się niemal synonimem wytrzymałości i jest rodzajem tworzywa sztucznego o niewiarygodnie dużej wytrzymałości i elastyczności. Wytrzymałość na rozciąganie kevlaru jest 8 razy większa niż drutu stalowego i zaczyna się topić w temperaturze 450 ℃.
10. Polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej i dużej gęstości, marka włókien Spectra
Zdjęcie: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com/Wikimedia Commons
UHMWPE jest zasadniczo bardzo trwałym tworzywem sztucznym. Spectra, marka UHMWPE, to z kolei lekkie włókno o najwyższej odporności na zużycie, 10-krotnie przewyższające w tym wskaźniku stal. Podobnie jak Kevlar, Spectra jest wykorzystywana do produkcji kamizelek kuloodpornych i hełmów ochronnych. Wraz z UHMWPE marka Dynimo Spectrum cieszy się popularnością w branży stoczniowej i transportowej.
9. Grafen
Zdjęcie: pixabay
Grafen jest odmianą alotropową węgla, a jego sieć krystaliczna o grubości zaledwie jednego atomu jest tak mocna, że jest 200 razy twardsza od stali. Grafen wygląda jak folia spożywcza, ale rozerwanie go jest zadaniem prawie niemożliwym. Aby przebić arkusz grafenu, będziesz musiał wbić w niego ołówek, na którym będziesz musiał zrównoważyć ładunek ważący cały autobus szkolny. Powodzenia!
8. Papier z nanorurek węglowych
Zdjęcie: pixabay
Dzięki nanotechnologii naukowcom udało się wyprodukować papier 50 tysięcy razy cieńszy od ludzkiego włosa. Arkusze nanorurek węglowych są 10 razy lżejsze od stali, ale najbardziej zadziwiające jest to, że są aż 500 razy mocniejsze od stali! Makroskopowe płytki nanorurkowe są najbardziej obiecujące w produkcji elektrod superkondensatorów.
7. Mikrosieć metalowa
Zdjęcie: pixabay
To najlżejszy metal na świecie! Mikrosiatka metalowa to syntetyczny porowaty materiał, który jest 100 razy lżejszy od pianki. Ale niech nie zmyli ich wygląd, te mikrosieci są również niezwykle trwałe, co daje im ogromny potencjał wykorzystania we wszelkiego rodzaju zastosowaniach inżynieryjnych. Można z nich wykonać doskonałe amortyzatory i izolatory termiczne, a niesamowita zdolność metalu do kurczenia się i powrotu do pierwotnego stanu pozwala na wykorzystanie go do magazynowania energii. Mikrosiatki metalowe są również aktywnie wykorzystywane w produkcji różnych części do samolotów amerykańskiej firmy Boeing.
6. Nanorurki węglowe
Zdjęcie: Użytkownik Mstroeck / pl.wikipedia
Mówiliśmy już powyżej o ultrawytrzymałych płytach makroskopowych wykonanych z nanorurek węglowych. Ale co to za materiał? Zasadniczo są to płaszczyzny grafenu zwinięte w rurkę (punkt 9). Rezultatem jest niezwykle lekki, sprężysty i trwały materiał o szerokim spektrum zastosowań.
5. Aerograf
Foto: wikimedia Commons
Materiał ten, znany również jako aerożel grafenowy, jest niezwykle lekki i jednocześnie mocny. Nowy rodzaj żelu całkowicie zastępuje fazę ciekłą fazą gazową i charakteryzuje się rewelacyjną twardością, odpornością na ciepło, niską gęstością i niską przewodnością cieplną. Niewiarygodne, że aerożel grafenowy jest 7 razy lżejszy od powietrza! Unikalny związek jest w stanie przywrócić swój pierwotny kształt nawet po ściśnięciu w 90% i jest w stanie wchłonąć ilość oleju stanowiącą 900-krotność masy aerografenu użytego do absorpcji. Być może w przyszłości ta klasa materiałów pomoże w walce z katastrofami ekologicznymi, takimi jak wycieki ropy.
4. Materiał bez tytułu, opracowany przez Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Zdjęcie: pixabay
Kiedy to czytasz, zespół naukowców z MIT pracuje nad poprawą właściwości grafenu. Naukowcy twierdzą, że udało im się już przekształcić dwuwymiarową strukturę tego materiału w trójwymiarową. Nowa substancja grafenowa nie ma jeszcze swojej nazwy, ale już wiadomo, że jej gęstość jest 20 razy mniejsza niż stali, a jej wytrzymałość jest 10 razy większa niż stali.
3. Karabin
Zdjęcie: Dymna Stopa
Chociaż są to tylko liniowe łańcuchy atomów węgla, karbyn ma 2 razy większą wytrzymałość na rozciąganie niż grafen i jest 3 razy twardszy niż diament!
2. Modyfikacja wurcytu azotkiem boru
Zdjęcie: pixabay
Ta nowo odkryta naturalna substancja powstaje podczas erupcji wulkanów i jest o 18% twardsza niż diamenty. Jednak przewyższa diamenty pod wieloma innymi parametrami. Azotek boru wurcytu jest jedną z zaledwie 2 naturalnych substancji występujących na Ziemi, twardszą od diamentu. Problem w tym, że takich azotków jest w przyrodzie bardzo niewiele i dlatego nie są łatwe do zbadania i zastosowania w praktyce.
1. Lonsdaleit
Zdjęcie: pixabay
Lonsdaleit, znany również jako diament sześciokątny, składa się z atomów węgla, ale w tej modyfikacji atomy są ułożone nieco inaczej. Podobnie jak azotek boru wurcytu, lonsdaleit jest naturalną substancją o wyższej twardości niż diament. Co więcej, ten niesamowity minerał jest aż o 58% twardszy od diamentu! Podobnie jak azotek boru wurcytu, związek ten jest niezwykle rzadki. Czasami lonsdaleit powstaje podczas zderzenia meteorytów zawierających grafit z Ziemią.
Najsilniejszy stabilny utleniacz, to kompleks difluorku kryptonu i pięciofluorku antymonu. Ze względu na silne działanie utleniające (utlenia wszystkie pierwiastki do wyższych stopni utlenienia, w tym tlen i azot w powietrzu), bardzo trudno jest mu zmierzyć potencjał elektrody. Jedynym rozpuszczalnikiem, który reaguje z nim wystarczająco wolno, jest bezwodny fluorowodór.
Najgęstsza substancja, to osm. Jego gęstość wynosi 22,5 g/cm3.
Najlżejszy metal- to jest lit. Jego gęstość wynosi 0,543 g/cm3.
Najdroższy metal- to jest Kalifornia. Jego obecny koszt wynosi 6 500 000 dolarów za gram.
Najobficiej występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej- to jest tlen. Jego zawartość wynosi 49% masy skorupy ziemskiej.
Najrzadszy pierwiastek skorupy ziemskiej- to jest astat. Według ekspertów jego zawartość w całej skorupie ziemskiej wynosi zaledwie 0,16 grama.
Najbardziej łatwopalna substancja, to najwyraźniej drobny proszek cyrkonu. Aby zapobiec spaleniu, należy umieścić go w atmosferze gazu obojętnego na płycie wykonanej z materiału niezawierającego niemetali.
Substancja o najniższej temperaturze wrzenia, to hel. Jego temperatura wrzenia wynosi -269 stopni Celsjusza. Hel jest jedyną substancją, która nie ma temperatury topnienia pod normalnym ciśnieniem. Nawet w temperaturze zera absolutnego pozostaje płynny. Ciekły hel jest szeroko stosowany w technologii kriogenicznej.
Najbardziej ogniotrwały metal- to jest wolfram. Jego temperatura topnienia wynosi +3420 stopni Celsjusza. Służy do produkcji włókien do żarówek.
Najbardziej ogniotrwały materiał jest stopem węglików hafnu i tantalu (1:1). Ma temperaturę topnienia +4215 C.
Najbardziej topliwy metal, to rtęć. Jego temperatura topnienia wynosi -38,87 stopnia Celsjusza. Ona jest także najcięższy płyn, jego gęstość wynosi 13,54 g/cm 3 .
Najwyższa rozpuszczalność w wodzie wśród substancji stałych zawiera trójchlorek antymonu. Jego rozpuszczalność w temperaturze +25 C wynosi 9880 gramów na litr.
Najlżejszy gaz, to wodór. Masa 1 litra wynosi tylko 0,08988 grama.
Najcięższy gaz w temperaturze pokojowej, to sześciofluorek wolframu (temperatura wrzenia +17 C). Jego masa wynosi 12,9 g/l, tj. Mogą w nim unosić się niektóre rodzaje piany.
Najbardziej kwasoodporny metal, to iryd. Do chwili obecnej nie jest znany ani jeden kwas, ani jego mieszanina, w której by się rozpuścił.
Najszerszy zakres stężeń granic wybuchowości zawiera dwusiarczek węgla. Wszystkie mieszaniny par dwusiarczku węgla z powietrzem zawierającym od 1 do 50 procent objętościowych dwusiarczku węgla mogą eksplodować.
Najsilniejszy stabilny kwas jest roztworem pięciofluorku antymonu we fluorowodorze. W zależności od stężenia pięciofluorku antymonu kwas ten może mieć indeks Hammetta aż do -40.
Najbardziej niezwykły anion w soli jest elektronem. Jest częścią kompleksu elektryku sodu 18-korona-6.
Zapisy materii organicznej
Najbardziej gorzka substancja, to sacharynian denatonium. Otrzymano go przez przypadek podczas badań nad benzoesanem denatonium. Połączenie tego ostatniego z solą sodową sacharyny dało substancję 5 razy bardziej gorzką od poprzedniego rekordzisty (benzoesanu denatonia). Obecnie obie te substancje służą do denaturacji alkoholu i innych produktów nieżywnościowych.
Najpotężniejsza trucizna, jest toksyną botulinową typu A. Jej śmiertelna dawka dla myszy (LD50, dootrzewnowa) wynosi 0,000026 μg/kg masy ciała. Jest to białko o masie cząsteczkowej 150 000 produkowane przez bakterię Clostridium botulinum.
Najbardziej nietoksyczna substancja organiczna, to metan. Kiedy jego stężenie wzrasta, zatrucie następuje z powodu braku tlenu, a nie w wyniku zatrucia.
Najsilniejszy adsorbent, otrzymano w 1974 roku z pochodnej skrobi, akryloamidu i kwasu akrylowego. Substancja ta jest w stanie utrzymać wodę, której masa jest 1300 razy większa od jej własnej.
Najbardziej śmierdzące związki, to selenol etylowy i merkaptan butylowy. Stężenie, które człowiek jest w stanie wykryć po zapachu, jest tak małe, że wciąż nie ma metod jego dokładnego określenia. Szacuje się, że wynosi 2 nanogramy na metr sześcienny powietrza.
Najsilniejsza substancja halucynogenna, to dietyloamid kwasu l-lizerginowego. Dawka zaledwie 100 mikrogramów powoduje halucynacje, które trwają około jednego dnia.
Najsłodsza substancja, oznacza kwas N-(N-cyklononyloamino(4-cyjanofenyloimino)metylo)-2-aminooctowy. Substancja ta jest 200 000 razy słodsza od 2% roztworu sacharozy, jednak ze względu na swoją toksyczność najwyraźniej nie znajdzie zastosowania jako słodzik. Spośród substancji przemysłowych najsłodszy jest talin, który jest 3500 - 6000 razy słodszy od sacharozy.
Najwolniejszy enzym, jest azotazą katalizującą asymilację azotu atmosferycznego przez bakterie brodawkowe. Pełny cykl przemiany jednej cząsteczki azotu w 2 jony amonowe trwa półtorej sekundy.
Najsilniejszy narkotyczny środek przeciwbólowy jest najwyraźniej substancją syntetyzowaną w Kanadzie w latach 80-tych. Jej skuteczna dawka przeciwbólowa u myszy (po podaniu podskórnym) wynosi zaledwie 3,7 nanograma na kilogram masy ciała, co czyni ją 500 razy silniejszą niż etorfina.
Materia organiczna o najwyższej zawartości azotu jest bis(diazotetrazolilo)hydrazyna. Zawiera 87,5% azotu. Ten materiał wybuchowy jest niezwykle wrażliwy na wstrząsy, tarcie i ciepło.
Substancja o najwyższej masie cząsteczkowej to hemocyjanina ślimaka (przenosi tlen). Jego masa cząsteczkowa wynosi 918 000 000 daltonów, czyli jest większa niż masa cząsteczkowa nawet DNA.
