Самые твердые материалы на Земле ТОП 10

Каждый из вас знает, что эталоном твердости на сегодня так и остается алмаз. При определении механической твердости существующих на земле материалов твердость алмаза берется как эталон: при измерениях методом Мооса – в виде поверхностного образца, методами Виккерса или Роквелла – в качестве индентора (как более твердое тело при исследовании тела с меньшей твердостью). На сегодняшний день можно отметить несколько материалов, твердость которых приближается к характеристикам алмаза.

Сравниваются в данном случае оригинальные материалы, исходя из их микротвердости по методу Виккерса, когда материал считается сверхтвердым при показателях в более 40 ГПа. Твердость материалов может изменяться, в зависимости от характеристик синтеза образца или направления приложенной к нему нагрузки.

Колебания показателей твердости от 70 до 150 ГПа – общеустановленное понятие для твердых материалов, хотя эталонной величиной принято считать 115 ГПа. Давайте рассмотрим 10 самых твердых материалов, кроме алмаза, которые существуют в природе.

Самые твердые материалы на Земле

10. Субоксид бора (B6O) — твердость до 45 ГПа

Субоксид бора обладает способностями создавать зерна, имеющие форму икосаэдров. Образованные зерна при этом не являются обособленными кристаллами или разновидностями квазикристаллов, представляя собой своеобразные кристаллы-двойники, состоящие из двух десятков спаренных кристаллов-тетраэдров.

Субоксид бора

Содержание недостаточного количества атомов кислорода в субоксиде бора обеспечивает материалу характеристики, свойственные керамическим материалам. Данное вещество имеет качества химической инертности, повышенной прочности, устойчивости к истиранию при невысоких показателях плотности, а его монокристаллы обладают твердостью в 45 ГПа.

10. Диборид рения (ReB2) — твердость 48 ГПа

Многие исследователи ставят под сомнение вопрос, может ли этот материал причисляться к материалам сверхтвердого типа. Это вызвано весьма необычными механическими свойствами соединения.

Диборид рения

Послойное чередование разных атомов делает этот материал анизотропным. Поэтому измерение показателей твердости получаются разными при наличии разнотипных кристаллографических плоскостей. Таким образом, испытаниями диборида рения при малых нагрузках обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость становится намного меньше и составляет приблизительно 22 ГПа.

8. Борид магния-алюминия (AlMgB14) — твердость до 51 ГПа

Состав представляет собой смесь алюминия, магния, бора с невысокими показателями трения скольжения, а также высокой твердостью. Эти качества могли бы стать находкой для производства современных машин и механизмов, работающих без смазки. Но использование материала в такой вариации пока что считается непомерно дорогим.

Борид магния-алюминия

AlMgB14 — специальные тоненькие пленки, создающиеся при помощи лазерного напыления импульсного типа, имеют способность обладать микротвердостью до 51 ГПа.

7. Бор-углерод-кремний — твердость до 70 ГПа

Основа такого соединения обеспечивает сплаву качества, подразумевающие оптимальную устойчивость к химическим воздействиям негативного типа и высокой температуре. Такой материал обеспечивается микротвердостью до 70 ГПа.

6. Карбид бора B4C (B12C3) — твердость до 72 ГПа

Еще один материал – карбид бора. Вещество достаточно активно стало использоваться в разных сферах промышленности практически сразу же после его изобретения в 18 веке.

Бронежилет из карбида бора

Микротвердость материала достигает 49 ГПа, но доказано, что и этот показатель можно увеличить посредством добавления ионов аргона в строение кристаллической решетки – до 72 ГПа.

5. Нитрид углерода-бора — твердость до 76 ГПа

Исследователи и ученые со всего мира давно пытаются синтезировать многосложные сверхтвердые материалы, в чем уже были достигнуты ощутимые результаты. Компонентами соединения являются атомы бора, углерода и азота – близкие по размерам. Качественная твердость материала доходит до 76 ГПа.

Нитрид углерода-бора

4. Наноструктурированный кубонит — твердость до 108 ГПа

Материал еще называется кингсонгитом, боразоном или эльбором, а также обладает уникальными качествами, успешно используемыми в современной промышленности. При показателях твердости кубонита в 80-90 ГПа, близких к алмазному эталону, сила закона Холла-Петча способна обусловить их значительный рост.

Наноструктурированный кубонит - кингсонгит, боразон или эльбор

Это означает, что при уменьшении размеров кристаллических зерен увеличивается твердость материала – существуют определенные возможности увеличения до 108 ГПа.

3. Вюртцитный нитрид бора — твердость до 114 ГПа

Вюрцитная кристаллическая структура обеспечивает высокие показатели твердости данному материалу. При локальных структурных модификациях, во время приложения нагрузки конкретного типа, связи между атомами в решетке вещества перераспределяются. В этот момент качественная твердость материала становится больше на 78 %.

Вюртцитный нитрид бора

2. Лонсдейлит — твердость до 152 ГПа

Лонсдейлит является аллотропной модификацией углерода и отличается явной схожестью с алмазом. Обнаружен твердый природный материал был в метеоритном кратере, образовавшись из графита – одного из компонентов метеорита, однако рекордной степенью прочности он не обладал.

Лонсдейлит - твердость до 152 ГПа

Учеными было доказано еще в 2009 году, что отсутствие примесей способно обеспечить твердость, превышающую твердость алмаза. Высокие показатели твердости способны обеспечиваться в этом случае, как и в случае с вюртцитным нитридом бора.

1. Фуллерит — твердость до 310 ГПа

Полимеризованный фуллерит считается в наше время самым твердым материалом, известным науке. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов.

 Фуллерит - твердость до 310 ГПа

Твердость фуллерита составляет до 310 ГПа, и он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик. Как видите, алмаз это больше не самый твёрдый природный материал в мире, науке доступны более твердые соединения.

Определение твердости по Виккерсу (ГОСТ 2999-59)

Пока это самые твердые материалы на Земле, известные науке. Вполне возможно, в скором времени нас ждут новые открытия и прорыв в области химии/физики, что позволит добиться более высокой твердости.

(18 votes, average: 4,78 out of 5)
Загрузка...


  • Наталья Бергс

    Вот это да! Сколько нового я узнала из статьи. Всю жизнь думала, что алмаз и есть самый твердый материал на земле, а оказывается есть «собраться», способные своими свойствами потеснить «царя» с его почетного 1 места. А через пару веков, возможно, ученые придумают сплавы, тверже самого алмаза. Ждем новых открытий!

  • Oleg

    >он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик.Вот это звучит невероятно! Чтобы какой-то из земных материалов мог царапать алмаз!!!

  • Аспирант

    Ничего удивительного, за последние 50 лет человечество изобрело внушительное число новых материалов, с совершенно невероятными еще в начале прошлого века свойствами, твердость, прочность, легкость. К примеру, тот же кевлар (пара-арамидного волокна / полипарафенилен-терефталамид) и бронежилеты из него — сколько бы жизней они могли спасти, будь этот материал открыт лет на сто раньше?

  • http://vk.com/id88228013 Евгений Ильмухин

    Скоро дойдут и до синтеза адамантия ! ))) Ну из которого когти у Росомахи ! Который будет резать карбид вольфрама как обычный картон …

    • Аспирант

      То что казалось фантастикой 30 лет назад — сегодня реальность и обыденность, так что кто знает? Может и будут в ближайшее время открыты новые супер твердые материалы

  • http://my.mail.ru/bk/said.guliyev/ Said Guliyev

    Чего какой еще фуллерит? Самый крепкий материал это алмаз!!!

    • Аспирант

      Так все считали, пока ученые не обнаружили другие более прочные материалы на планете

  • http://vk.com/id227870037 Ильяс Габидуллин

    и я согласен что алмаз и что за две десятки 10 10 9 8…

  • вакв

    Забыли написать, что фуллерит впервые синтезировали наши ученые из Троицка.

  • Богдан

    а сколько жизней люди могли спасти, если бы не устраивали войны?

  • Cos

    А сколько материалов и лекарственных препаратов родилось в процессе войн! Зачастую человек способен творить когда он выходит за грань своей зоны комфорта. Вот тот же знамениый пенницилин сколько людей спас во время второй мировой войны! А ведь до его открытия на войне люди умирали просто от запущенной гангрены.

  • Ильдар

    Раньше так же считали, что Солнце вертится вокруг Земли.

  • http://vk.com/id385014166 Михаил Капустян

    у алмаза примерно 11 ГПа а у фуллерита максимум примерно 310!!!