Top 10 Vật Liệu Cứng Trên Hành Tinh

Một trong những vật liệu cứng nhất trên hành tinh mà Mytour muốn giới thiệu đến bạn chính là Graphen, hay còn được gọi là graphene. Nó có dạng là một tấm phẳng dày, được tạo thành từ một lớp nguyên tử của các nguyên tử cacbon, với liên kết sp2 hình thành tinh thể có hình dạng tổ ong. Graphen là từ được ghép từ “graphit” (than chì) nối với hậu tố “-en”; trong đó, chính than chì là được ghép lại từ nhiều tấm graphen. Khoảng cách 0,142 nm là chiều dài của liên kết cacbon-cacbon trong graphen.

Graphen là thành phần cấu trúc cơ bản của một số hình thù, bao gồm than chì, ống nano cacbon và fulleren. Năm 2010, hai nhà khoa học Andrei Geim và Konstantin Sergeevich Novoselov đã khám phá ra graphen và được trao Giải Nobel Vật lý.

Ứng dụng:

• Chế tạo pin.
• Sản xuất vi mạch máy tính.
• Linh kiện smartphone.
  
• Các tế bào năng lượng.
• Các ứng dụng trong mô sống.

Thủy tinh kim loại, một vật liệu độc đáo kết hợp tính chất của thủy tinh và kim loại. Trong khi các nguyên tử kim loại sắp xếp có trật tự trong tinh thể, thì nguyên tử trong thủy tinh kim loại ở trạng thái vô định hình, giống như dạng lỏng hoặc thủy tinh. Ở hợp kim tinh thể, ranh giới giữa các thớ là một nhược điểm, nhưng thủy tinh kim loại bền hơn nhiều vì thiếu ranh giới như vậy.

Khi đập một loại kim loại tinh thể, nó sẽ bị lõm do các thớ hấp thụ năng lượng và di chuyển dọc ranh giới thớ. Thủy tinh kim loại, không có ranh giới như vậy, giúp nó bền và đàn hồi trở lại hình dạng ban đầu sau cú đập. Vật liệu này có khả năng uốn thành các hình dạng khác nhau và tan chảy ở nhiệt độ thấp, thuận tiện cho việc đúc khuôn như chất dẻo.

Ứng dụng:

• Xây dựng tàu và thiết bị không gian vũ trụ.
• Sử dụng trong ngành công nghiệp điện như máy biến thế giảm nhiệt.

Giấy Bucky, vật liệu nano xuất phát từ các phân tử carbon hình ống, mỏng hơn sợi tóc người tới 50.000 lần. So với thép, Giấy Bucky cứng hơn 500 lần, nhưng nhẹ hơn 10 lần.

Một tờ giấy Bucky trông giống như giấy đánh chữ carbon cổ điển, nhưng cứng hơn nhiều so với khối lượng tương đương của thép. Nó cũng có độ dẫn nhiệt tốt và ít phản xạ quang học.

Ứng dụng:

• Chế tạo hàng điện máy và phương tiện vận tải.
• Áp dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.
• Sản xuất điện cực cho pin nhiên liệu, siêu tụ điện và pin ắc quy.
  

Lonsdaleite, một dạng kim cương độc đáo, được biết đến với cấu trúc lục giác độc đáo của nó. Tạo ra tự nhiên khi thiên thạch chứa graphite tấn công Trái đất, Lonsdaleite chịu nhiệt độ và áp lực cao, chuyển từ than chì thành kim cương, vẫn giữ được hình lục giác của mạng tinh thể graphite.

Lonsdaleite được xác định lần đầu vào năm 1967 từ thiên thạch Canyon Diablo. Với màu nâu vàng, chỉ số khúc xạ là 2,40-2,41 và trọng lượng riêng là 3,2-3,3, nó có độ cứng vượt trội hơn kim cương (hơn 58%) theo mô phỏng toán học.

Ứng dụng:

• Sử dụng trong việc cắt đá và kim loại.
• Ứng dụng trong ngành mỹ phẩm và y học.

Dyneema, một loại vật liệu độc đáo, là chất dẻo tổng hợp polythen được tuyên dương là sợi cứng nhất trên thế giới. Với khối lượng riêng chỉ 0.97, nó nhẹ hơn nước, có khả năng nổi trên mặt nước. Đặc biệt, Dyneema vượt trội với độ cứng gấp 15 lần so với thép, giúp nó chống lại đạn bắn từ xa một cách hiệu quả.
Ứng dụng:

• Sử dụng trong việc chế tạo vật liệu siêu dẫn.
• Ứng dụng rộng rãi trong việc sản xuất áo giáp chống đạn cho ô tô, máy bay,...

Dyneema, một loại vật liệu độc đáo, là chất dẻo tổng hợp polythen được tuyên dương là sợi cứng nhất trên thế giới. Với khối lượng riêng chỉ 0.97, nó nhẹ hơn nước, có khả năng nổi trên mặt nước. Đặc biệt, Dyneema vượt trội với độ cứng gấp 15 lần so với thép, giúp nó chống lại đạn bắn từ xa một cách hiệu quả.
Ứng dụng:

• Sử dụng trong việc chế tạo vật liệu siêu dẫn.
• Ứng dụng rộng rãi trong việc sản xuất áo giáp chống đạn cho ô tô, máy bay,...

Wurtzite boron nitride, hay còn gọi là boron nitride hình lục giác, là một loại vật liệu chịu nhiệt và cách nhiệt với công thức hóa học BN. Với cấu trúc hình lục giác độc đáo, boron nitride này có khả năng chịu lực mạnh hơn kim cương đến 18%. Cấu trúc kết nối giữa các nguyên tử tạo ra một vật liệu hiếm có, có tính chất đặc biệt. Trong điều kiện áp lực và nhiệt độ cao, wurtzite boron nitride trở nên mạnh mẽ hơn gần 80%, vượt trội trong việc chịu đựng áp lực.

Khám phá vật liệu này đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt, giống như quá trình tự nhiên tạo ra nó từ áp lực và nhiệt độ của núi lửa phun trào. Tạo ra wurtzite boron nitride trong điều kiện phòng thí nghiệm vẫn là một thách thức lớn và chưa được thử nghiệm.

Silicon cacbua (SiC) hay còn gọi là Carborunđum, là một hợp chất đặc biệt của carbon và silic với công thức hóa học SiC. Trong tình huống tự nhiên, nó xuất hiện dưới dạng moissanit - một khoáng chất quý hiếm. Được sản xuất hàng loạt từ năm 1893, Silic cacbua bột được sử dụng như chất mài mòn mạnh mẽ. Hạt silic cacbua có khả năng liên kết với nhau thông qua thiêu kết, tạo ra gốm cực kỳ cứng và chịu lực. Ứng dụng:

• Hệ thống phanh xe, bộ ly hợp xe.
• Các tấm gốm trong áo chống đạn.

Nhện Darwin’s Bark, tên khoa học Caerostris darwini, sinh sống tự nhiên tại Madagascar, tạo ra loại tơ mạnh mẽ và dai hơn bất kỳ loài nhện nào khác. Tơ nhện của Darwin’s Bark thậm chí còn đàn hồi hơn gấp 10 lần so với sợi Kevlar – loại vật liệu làm áo chống đạn. Phân tích cho thấy tơ nhện Darwin’s Bark là vật liệu sinh học với độ dai chắc vô song.