求真知

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转贴:比钻石更硬的六种材料


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比钻石还硬?地球上最强的六种材料你了解吗?

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说到“世界上最硬的材料”,很多人第一反应可能就是——钻石。确实,钻石长期以来一直被誉为自然界最硬的物质,但实际上,科学家们已经发现了六种比钻石还要硬的材料!它们有的来源于自然,有的是人造材料,而且它们在科技、工程、甚至日常生活中都大有用途。现在,让我们来认识这些“超级材料”吧!


💎 第七名:钻石(Diamond)


别看钻石只排第七,它仍然是最耐刮擦的材料。钻石的原子排列非常紧密,几乎没有什么东西能在它上面留下划痕。这也是为什么钻石在工业上广泛用于切割、打磨的原因。但它并不是最强或最硬的了。


🔥 第六名:纤锌矿结构氮化硼(Wurtzite Boron Nitride)

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这个名字听起来有些拗口,它是一种在火山爆发时才可能形成的稀有矿物。它的原子结构不同于钻石,被计算机模拟预测比钻石硬18%。不过,由于它太稀有,目前还无法大规模提取或应用。


?? 第五名:六方金刚石(Lonsdaleite)


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这种材料是在陨石撞击地球时,石墨在极高压力下形成的。它的结构与钻石相似但更紧凑。理论上,它比钻石硬58%,但目前发现的样本都含有杂质,暂时还达不到这种理想状态。


🧵 第四名:戴尼玛(Dyneema)

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这是一种超高分子量聚乙烯材料,轻如羽毛却坚如钢铁。它能浮在水面上,却能挡住子弹!因此常用于防弹衣、登山绳索和高强度绳索。Dyneema 的强度是同等重量钢材的15倍!


🧪 第三名:钯基金属玻璃(Palladium Microalloy Glass)

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这是由科学家们精心调配的金属混合物,既坚硬又不容易碎裂,是非常罕见的“既强又韧”的材料。它不像玻璃那样容易破裂,甚至比任何一种钢都更强。


📄 第二名:巴克纸(Buckypaper)

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它是由无数碳纳米管组成的超薄纸张。别看它轻得像羽毛,但它的强度是钢的上百倍!它还能导热、导电,甚至防火,被称为“未来的超级材料”。不过,目前还不能完全由碳纳米管纯粹制成。


🕸? 第一名:石墨烯(Graphene)

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终于来到榜首!石墨烯是一层只有一个原子厚的碳原子网格,既轻又坚固。它是目前已知强度最高、最轻薄、导电性最强的材料之一。科学家认为它将改变未来的电子、医疗、能源和军工等多个领域。


🌍 小结

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K-4晶体完全由碳原子构成,并排列成晶格结构,但其键角与石墨、金刚石或石墨烯都不同。这种原子间的结构特性,即使在化学组成完全相同的情况下,也会导致其在物理、化学以及材料性能上产生截然不同的表现。

虽然钻石仍是自然界中最硬、最耐磨的材料之一,但科学研究已经为我们打开了新世界的大门。从自然奇观到高科技合成材料,人类已经找到了比钻石更“强”的存在。这些超级材料未来可能会出现在我们日常生活的方方面面,比如更轻便的防弹衣、更快的电子设备,甚至是更加环保的能源解决方案。

我们正处在一个**“材料革命”的时代**,而你现在知道的这些知识,也许就是未来世界的基础!


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评论(8)
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  • 求真知

    再问GPT,老字号兄是对的:

    1. 石墨烯(Graphene)强度:已知最强的拉伸强度材料(比钢强100倍)。

    硬度:并不比金刚石硬,不能像金刚石那样防刮或抗压。

    形态:单层碳原子构成的蜂窝状二维结构。

    用途:电子器件、复合材料、传感器、潜在用于太空电梯。

    ✅ 拉伸强度极高,但在“硬度”(如莫氏硬度)上不如金刚石。

    📄 2. 巴克纸(Buckypaper)成分:由碳纳米管组成的薄膜。

    强度:强度高、导电性好、重量轻。

    硬度:不如金刚石硬。

    用途:电磁屏蔽、身体护甲、轻质复合材料等。

    ✅ 强度重量比优秀,但无法像金刚石那样耐磨。

    ⚙️ 3. 钯微合金金属玻璃(Palladium Microalloy Glass)硬度:硬度高,有时超过钢,但还没达到金刚石的硬度水平。

    特点:兼具高强度和一定的塑性,这是多数硬质材料做不到的。

    用途:切割工具、高性能机械零件、运动器材等。

    ✅ 强韧结合,不易脆裂,但仍不是最硬材料。

    🧵 4. 戴尼玛(Dyneema)强度:世界上最强的纤维材料(重量比钢强15倍)。

    硬度:很低,实际上是塑料(超高分子量聚乙烯)。

    用途:防弹衣、登山绳索、帆布等。

    ✅ 极其轻便耐拉扯,但连玻璃都刮不动,更别提金刚石。

    总结对比表:材料是否比金刚石更硬?强度类型主要用途金刚石—硬度(莫氏10)切割、磨料、工业钻头等石墨烯(Graphene)❌拉伸强度电子材料、高端复合材料巴克纸(Buckypaper)❌拉伸强度护甲、航天材料钯金属玻璃❌强度与韧性结合刀具、高性能零件戴尼玛(Dyneema)❌拉伸与抗冲击强度防弹衣、绳索、极限运动设备

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  • 求真知 回复 老字号

    谢谢老字号兄进一步说明。

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    一看这个第四名:戴尼玛(Dyneema),就可以推断它不可能比钻石硬。


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  • 老字号

    这个Big Think的作者Dr. Ethan Siegel,尽管是个物理博士,但是缺少材料学的知识。他的文章把强度,硬度和韧性混在一起了。

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    问:钻石是第七硬的材料吗?

    AI Overview

    No, that's not quite accurate. While diamonds are indeed very hard, they are not ranked as the 7th hardest material. They are, in fact, considered the hardest naturally occurring substance on Earth, ranking number 10 on the Mohs hardness scale. While some synthetic materials have been created that are harder than diamond, diamonds remain the hardest natural substance.

    不,这并不准确。虽然钻石确实非常坚硬,但它们并没有被列为第七硬的物质。事实上,它们被认为是地球上最坚硬的天然物质,在莫氏硬度表上排名第十。虽然已经创造出一些比钻石更坚硬的合成材料,但钻石仍然是最坚硬的天然物质。


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  • 老字号 回复 求真知

    问:Dyneema比钻石硬吗?

    AI Overview

    No, Dyneema is not harder than diamond. While Dyneema is incredibly strong, diamond is still considered the hardest natural material known to exist. Dyneema is primarily known for its high tensile strength, meaning it can resist being pulled apart. According to Big Think, diamonds are ranked as the 7th hardest material, while Dyneema is ranked 4th. The top three strongest materials are Graphene, Buckypaper, and Palladium microalloy glass, all of which are harder than diamond.

    不,Dyneema 并不比钻石更硬 尽管迪尼玛纤维极其坚固,但钻石仍被认为是已知存在的最坚硬的天然材料。 迪尼玛纤维主要以其高抗拉强度而闻名,这意味着它可以抵抗拉扯。 根据 Big Think 的数据 ,钻石的硬度排名第七,而迪尼玛纤维则排名第四。排名前三的强韧材料分别是石墨烯、 巴基纸和钯微合金玻璃,它们的硬度都比钻石高。


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  • 求真知 回复 老字号

    欢迎老字号兄光临,这里是原文的连接(较长,详细):https://bigthink.com/starts-with-a-bang/strongest-material/?utm_source=firefox-newtab-en-us

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  • 老字号
    文章把强度强度,硬度和韧性混在一起了。
    强度侧重于材料在不永久断裂或变形的情况下承受力的能力。

    硬度是指对表面变形或磨损的抵抗力,有助于材料抵抗划伤和磨损。

    韧性是吸收能量和承受冲击而不发生压裂的能力,在突然的压力下提供弹性。
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