科學也可以如此靠近

地球上最堅硬的三種物質,你認識它們嗎?

6月
13
2018

2018年6月13日12時 今日科學 科學薛定諤的貓

科學薛定諤的貓

大千世界無奇不有,地球之最數不勝數,今天小編要來和大家聊聊地球上最堅硬的物質,一般人說到最堅硬的物質馬上就聯想到了鋼鐵,鑽石等等,這些都是我們平時能夠接觸到的物質,但如果這些就是最堅硬的,那未免也顯得太寒酸了,相信下面三種物質中有兩種是大家沒聽說過的。

第三名:氮化碳(β—C3N4)

氮化碳是一種比金剛石還硬的物質,1993年在美國的卡內基科學研究所成功合成,它具有5種不同的結構,其中β相硬度最高。科學家計算得到了金剛石的體積彈性模量B有435GPa,而氮化碳晶體的體積彈性模量B高達483GPa,也就是說氮化碳比金剛石更加堅硬!目前氮化碳晶體合成的難度非常高,幾種相的氮化碳晶體結合能非常靠近,在合成過程中容易彼此干擾,不同相的晶體衍射譜線會有重疊的情況。因此科學家轉向對氮化碳薄膜的開發利用,將來可用作航天催化劑和污水處理領域。

第二名:石墨烯

石墨烯這種物質大家在10多年前就耳熟能詳了,它是由一層薄薄的碳原子薄膜平面組成的,六邊形的形狀和馬蜂窩非常相似,很多人可能看到僅用一層碳原子組成的物質就認為石墨烯非常柔軟,但它的硬度至少也是鋼鐵的100倍!石墨烯是一種同系高分子的混合物,碳原子之間的特殊排列形式具有非常強大的穩定性。

科學家利用探針在石墨烯表面來回移動,利用儀器記錄了探針和石墨烯在非常靠近狀態下相互作用力的變化,同時進行了穿刺試驗,測量出它的強度在當時發現的物質中都是前所未有的高。石墨烯這種幾乎透明的納米材料目前主要的用途在高科技新興領域,用於高強度航天材料的外殼,製造超級計算機和材料元件。

第一名:碳炔

科學技術在不斷進步,嚴格來說世界上沒有最堅硬的物質,只有更堅硬的物質,而碳炔這種物質就是目前世界上最堅硬的物質,碳炔就是由碳原子形成的鏈條,這種鏈條的外觀非常像DNA,相互纏繞扭曲在一起,碳原子之間不同的化學鍵彼此連結,具有超高的硬度強度,是石墨烯強度的2.2倍。

碳炔鏈極難合成,目前最長的碳炔鏈僅有44個碳原子,並且化學性質不穩定,碳炔中的碳原子在相互作用力和電磁力上具有特殊的屬性,如果將兩條一定長度的碳炔鏈相互靠近,彼此的結構很有可能坍塌。目前此種材料尚處於研發階段,並無太多相關資料,它們將來或許可用於納米電子和製造光機設備。


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