銥、鉆石、凱夫拉、鋨、鈀制微合金屬玻璃等。世界上有許多不同類型的堅硬物質(zhì),它們的硬度和性質(zhì)各不相同,但都具有獨特的應(yīng)用潛力。這些材料的發(fā)現(xiàn)和研究不僅推動了科學(xué)和工程領(lǐng)域的發(fā)展,還為人類創(chuàng)造了更堅硬、更耐用的產(chǎn)品和技術(shù)。
第十名,銥
純銥在地殼中是最稀有的,平均每10億個原子中只有兩個銥原子,它比黃金稀有40倍。不過在隕石中,銥元素的含量會高一些。
它除了非常稀有之外,也是一種非常堅硬難溶、銀白色的薄足過度金屬,具有很高的密度,是鋼硬度的1.5倍。銥于1803年由英國化學(xué)家Smithson Tennant與俄國化學(xué)家Gottfried Osann同時發(fā)現(xiàn),主要存在于地球的核心,而不是地殼。
第九名,鉆石
鉆石被譽為愛情的象征,通體都散發(fā)著迷人的光澤感。鉆石里99.95%的含量都是碳,和石墨的成分相同,但是晶體結(jié)構(gòu)和排列不同,導(dǎo)致兩者價值的天差地別。
鉆石是經(jīng)過了地表的高溫高壓才形成了緊密的原子排列,以至于它堅硬到只能用鉆石來切割鉆石。但是鉆石的強度并不是最大的,雖說鉆石極為堅硬,但其韌性卻相當(dāng)差,在受到猛力沖擊時,比如一把大鐵錘子擊打,鉆石就會立刻碎成渣。
第八名,凱夫拉
凱夫拉是美國杜邦公司于1965年推出的一種芳香聚酰胺類合成纖維,這是一種由堅固結(jié)構(gòu)分子組成的材料,它的堅硬程度是同等質(zhì)量下鋼鐵的五到十倍,但密度只有鋼鐵質(zhì)量的1/5,所以說,這種材料堅韌耐磨,并且能夠經(jīng)受住超低溫和高溫的磨力,因此在70年代初被用于替代賽車輪胎中的部分鋼材,F(xiàn)在凱夫拉廣泛用于船體、飛機、自行車、輪胎、軍用頭盔、防彈背心等。
第七名,鋨
鋨是地球地殼中最稀有的穩(wěn)定元素。一種堅硬易碎的薄系過渡金屬,在大陸地殼里的平均質(zhì)量比例只有一千億分之五,這東西是地球上最重的金屬,它的密度是所有金屬中最高的。除了它的密度高之外,另一個特征就是它的顏色是很明顯的藍(lán)色。一般以含量存在于自然中,大部分在不礦藏的合金當(dāng)中,是地殼中存量最低的穩(wěn)定元素之一。但由于鋨金屬堅硬易碎且熔點極高,難以塑形加工,且在空氣中容易形成巨高揮發(fā)性和高毒性的四氧化鋨,再加上鋨本身非常稀有簡昂貴,因此金屬態(tài)的鋨應(yīng)用很少。
第六名,鈀制微合金屬玻璃
2011年,科學(xué)家們成功研制出了一種材料,被戲稱為鈀制微合金屬玻璃,它是世界上最堅硬的不含碳的材料之一。這種材料由磷、硅、銀、鈀等五種元素組成,是一種金屬玻璃。集齊金屬和玻璃的優(yōu)點,又將兩者的短處平除,它在有堅硬強度的同時也很有韌性,受到強力時不會破裂,有玻璃一樣的品質(zhì),但是卻比鋼更加耐用。
第五名,纖鋅礦型氮化硼
纖鋅礦型氮化硼是一種自然界中沒有的人造超硬材料,具有十分優(yōu)良的性能,密度高,硬度大,對鐵足金屬及其合金的化學(xué)竇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于金剛石,具有良好的電絕緣性以及高導(dǎo)熱性。
纖鋅礦型氮化硼由氮和硼結(jié)合而成,在高壓下形成它,這種材料的結(jié)構(gòu)也很像鉆石,但它是由其他一些原子,而不是碳組成的。這種材料也是自然發(fā)現(xiàn)的。它是在高溫高壓的火山噴發(fā)過程中形成的,它可以承受比金剛石多18%的壓力,這是由于柔性鍵的重新定向以及比金剛石更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過重新定向過程后,它變得比鉆石接應(yīng)80%。
第四名,藍(lán)絲黛爾石
藍(lán)絲黛爾石是一種六方晶體的金剛石,實際上是流星墜入地球時,石墨在極高壓力和溫度下轉(zhuǎn)化而成的。它的硬度可以經(jīng)受的壓力比鉆石高58%,也就是說它要比鉆石硬上一半。
藍(lán)絲黛爾石具有透明棕黃色的外觀,而它的硬度使得它在地球的表面形成后,能夠抵御外部的力量,不易受損。
第三名,石墨烯
石墨烯是由碳原子組成的二維晶格,是一種非常特殊的材料。盡管石墨烯的硬度在單層狀態(tài)下相對較低,但當(dāng)兩層石墨烯疊在一起時,它具有驚人的強度,是鋼的200倍硬度。
石墨烯的應(yīng)用范圍非常廣泛,包括材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和醫(yī)藥傳遞等領(lǐng)域。它的獨特性質(zhì)使得它在未來的科學(xué)和工程領(lǐng)域有著巨大的潛力。
第二名,硫化碳炔
硫化碳炔是一種非常堅硬的材料,它的硬度超過了金剛石的30%,比鋼鐵的硬度高200倍,同時它的質(zhì)量卻比紙輕1000倍。硫化碳炔實際上是通過改變碳元素內(nèi)部結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的,這種改變使得碳元素構(gòu)成更堅硬的晶體結(jié)構(gòu)。
第一名,核意面
核意面是一種雖然存在于理論之中,但卻非常特殊的物質(zhì)。要形成核意面,需要將一顆恒星煮沸,然后在其坍塌的核心內(nèi)大力攪動質(zhì)子和電子,直到它們合并成一團稠密的中子星,最后在極高溫度下將中子壓縮成如城市半大小的球體,然后覆蓋在水晶外殼中。
核意面被認(rèn)為是宇宙中最堅硬的物質(zhì)之一,其硬度超過了鉆石的數(shù)十億倍,即使將核彈放置其中也無法破壞它。
無論是用于工業(yè)應(yīng)用還是科學(xué)研究,這些堅硬的物質(zhì)都將繼續(xù)發(fā)揮重要作用,為未來的創(chuàng)新和發(fā)展提供支持。