¿Habías imaginado alguna vez que el acero era el material más duro del mundo…? Aquí hay algunos materiales más duros que el acero. Incluso el acero no siempre tiene la misma dureza, ya que existen diversas aleaciones que van desde el acero dulce (con un contenido de carbono inferior al 0,2%) hasta otras excepcionalmente fuertes.
metales amorfos
Los metales amorfos, también llamados vidrios metálicos o metales vítreos, son metales con una estructura atómica desordenada y se producen fundiendo varios metales y enfriándolos rápidamente antes de permitirles alinear sus moléculas de la manera habitual. Además de una solidificación extremadamente rápida. Hay varias formas de producir metales amorfos, incluida la deposición física de vapor, las reacciones de estado sólido, la implantación de iones, el hilado por fusión y la aleación mecánica.
Normalmente, la estructura atómica del metal es cristalina, lo que significa que los enlaces de sus moléculas son débiles. Los metales amorfos, en cambio, adquieren formas más heterogéneas que les permiten soportar grandes cantidades de calor, transportar electricidad sin grandes pérdidas y ser muy flexibles en relación con otros metales.
Los metales amorfos (vidrios metálicos) exhiben un comportamiento de ablandamiento único por encima de su temperatura de transición vítrea, y este comportamiento se ha explotado cada vez más para su uso en técnicas de formación de termoplásticos.
los ingenieros de Universidad de Yale mostró que los vidrios metálicos (metales amorfos) se pueden moldear a escalas extremadamente pequeñas, que van desde los 10 nm hasta unos pocos milímetros, para fabricar nanoelementos cuyo campo de uso se extiende desde la memoria de la computadora hasta los sensores biomédicos.
Otra aplicación puede resolver los problemas de la nanoimpresión litográfica, por ejemplo, los nanomoldes de silicio se rompen fácilmente, mientras que los nanomoldes de vidrio metálico son más fáciles de fabricar y más duraderos.
- Pueden ser el doble de fuertes que el acero, pueden dispersar la energía del impacto con mayor eficacia que un cristal metálico, que tiene puntos débiles.
- Los metales amorfos se producen enfriando rápidamente el metal fundido antes de que tenga la oportunidad de alinearse con un patrón de cristal.
- Podríamos estar hablando de la próxima generación de armaduras militares.
alúmina transparente
La alúmina transparente es un material cerámico (óxido de aluminio, AlsusESO ES3) compuesto de diminutos cristales que le dan la apariencia de vidrio pero tienen tres veces la fuerza del acero. Tiene densidad de 3,96 a 4,05 g/cm, dureza Vickers de 1500 a 1650 kgf mm y módulo de elasticidad de 300 a 400 GPa.
Su punto de fusión es de 2.072 grados centígrados (2.345,15 grados Kelvin) frente a los 660 grados centígrados (933,15 grados Kelvin) del aluminio, por lo que su soldadura debe realizarse con corriente continua. Este material está formado por dióxido de aluminio mezclado con tierras raras y, al enfriarse rápidamente, se convierte en este tipo de vidrio. Junto con el sílice, es el componente más importante en la constitución de arcillas y esmaltes, otorgándoles resistencia y aumentando su temperatura de maduración.
La industria del aluminio primario utiliza básicamente la alúmina como materia prima básica para la producción de aluminio.
El óxido de aluminio existe en la naturaleza como corindón y esmeril. Algunas piedras preciosas, como el rubí y el zafiro, son formas de alúmina coloreadas por toques de óxidos de metales pesados; Las piedras artificiales se pueden hacer derritiéndolas en una llama de oxígeno-hidrógeno. alúmina (AlsusESO ES3) también se encuentra como óxidos hidratados que son los componentes de la bauxita y la laterita (esta última consiste principalmente en hidróxidos de aluminio y hierro, sílice y proporciones menores de otros óxidos).
El óxido de aluminio fundido y recristalizado es idéntico en sus propiedades químicas y físicas al corindón natural. Solo superan en dureza al diamante y a algunas sustancias sintéticas, especialmente al carborundo o al carburo de silicio.
La alúmina se utiliza en la generación de láseres y herramientas de corte, ventanas de vehículos blindados, dispositivos de visión nocturna y conos de punta de misiles con detección de calor.
- La alúmina transparente es tres veces más fuerte que el acero y también es transparente. Por lo tanto, su demanda de uso es enorme.
- Con este material se podrían construir rascacielos completamente transparentes (imagínense las vistas).
- Se puede utilizar, por ejemplo, en ciertos tipos de puentes.
- Las vistas serían increíbles.
grafeno
El grafeno, la sustancia más potente que se conoce, se considera 200 veces más fuerte que el acero siendo cinco veces más ligero. Se dice que una de estas láminas de grafeno de apenas un átomo de espesor es capaz de soportar el peso de un elefante en equilibrio sobre un lápiz.
Además de su alta resistencia a la penetración y rotura, el grafeno posee numerosas y sorprendentes propiedades:
- Él es muy elásticose puede extender en un 10% de forma reversible (¡como un resorte!)
- es casi completamente transparente
- Tiene gran capacidad para soportar temperaturas enormes sin cambiar de estado
- Equipo es capaz de autorrepararse. Sí, sí, cuando su estructura se rompe, hay fuerzas de atracción que afectan a los átomos de carbono vecinos de tal forma que el grafeno «teje» el agujero y lo cierra.
Es un material de un solo átomo de espesor, más duro que el diamante y un fantástico conductor de calor y electricidad. El grafeno es una nueva forma estructural (o «alótropa») de carbono, uno de los elementos más versátiles del universo. El grafeno es una capa única y plana de átomos de carbono estrechamente empaquetados en un arreglo de panal bidimensional. Es esta estructura la que le da su increíble resistencia mecánica y flexibilidad.
nanotubos de carbon
Los nanotubos de carbono son largas cadenas de carbono unidas por fuertes enlaces y tienen muchas propiedades físicas notables, incluido el transporte balístico de electrones (ideal para la electrónica).
Su resistencia a la tracción es tan grande que son la única sustancia que podría usarse para construir un ascensor espacial. La fuerza específica de los nanotubos de carbono es 300 veces mayor que la del acero, lo que permite construir torres de cientos de kilómetros de altura.
madera tratada tan fuerte que puede reemplazar el acero y el titanio
Basándose en su comprensión de la nanoestructura de la madera, los científicos de la Universidad de Maryland han desarrollado un método de procesamiento que otorga a la madera propiedades realmente excepcionales en términos de resistencia y dureza. Las características de la denominada “súper madera” la ofrecen como una alternativa económica al acero.
El nuevo método para hacer que la madera sea mucho más resistente y duradera que en su estado natural consta de dos pasos: el primero se basa en la eliminación parcial de dos de los componentes más representativos de la madera: la lignina, que hace que la madera se endurezca y se dore; y hemicelulosa, aumentando así la densidad de empaquetamiento de la pared celular. Esto se logra sometiendo la madera a un proceso de ebullición en una mezcla acuosa de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfito de sodio (Na2SO3).
Posteriormente, la madera es sometida a un proceso de prensado entre dos placas metálicas, calentadas a 100°C, a 50 veces la presión atmosférica de la Tierra, lo que genera un colapso total de las paredes de las celdas y la completa densificación de la madera natural en condiciones altamente celulosa alineada. . nanofibras.
El investigador Liangbing Hu, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Maryland y autor principal de la investigación, comenta: “Esta nueva forma de tratar la madera la hace 12 veces más resistente que la madera natural y 10 veces más resistente. . Estas propiedades pueden competir con el acero o incluso con las aleaciones de titanio. También es comparable a la fibra de carbono, pero mucho más económica.
Esta estrategia ha demostrado ser universalmente efectiva para varias especies de madera. En este sentido, los investigadores señalan que las maderas blandas, como el pino o la balsa, que crecen rápidamente y son más respetuosas con el medio ambiente, pueden sustituir a maderas más densas pero de crecimiento más lento, como la teca, en la fabricación de muebles o construcciones.
El equipo midió las propiedades mecánicas de la madera densa ya tratada con el método y descubrió que era fuerte y resistente. Refiriéndose a los hallazgos, el profesor Teng Li del Departamento de Ingeniería Mecánica y un participante de la investigación dijeron:
La madera producida por este proceso es tan fuerte como el acero, pero seis veces más ligero. Se necesita 10 veces más energía para fracturar que la madera natural; incluso se puede doblar y moldear al principio del proceso.
Estos materiales tienen usos especiales.
¿Conoces algún otro material que sea más duro que el acero?
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Fuente del personaje: termometro.com | em.fis.unam.mx | tekcrispy. con
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