Los 10 materiales más resistentes conocidos por el hombre
1. Grafeno
Breve introducción
Elgrafeno es una lámina bidimensional en forma de panal formada por átomos de carbono con hibridación sp2. Se trata de una estructura de lámina monocapa separada del grafito, y también es el material nuevo más delgado que se conoce en la actualidad. La resistencia a la tracción y el módulo elástico del grafeno son de 125Gpa y 1,1tpa, respectivamente, y su resistencia es 100 veces superior a la del acero ordinario. Las bolsas de grafeno, que pueden soportar unas 2 toneladas de peso, son con diferencia el material más resistente conocido.
Tendencia al alza
Desde la concesión del Premio Nobel de Física en 2010, el número de solicitudes de patentes de grafeno en todo el mundo ha aumentado espectacularmente. Se espera que en el futuro se aplique en muchos campos, como la electrónica, el almacenamiento de energía, los catalizadores, los sensores, las películas finas transparentes optoelectrónicas, los materiales compuestos superresistentes y la medicina biológica.
2. Nanotubos de carbono
Breve introducción
Losnanotubos de carbono son un tipo de material cuántico unidimensional con la disposición hexagonal de los átomos de carbono formando tubos circulares coaxiales de varias capas a docenas de capas, y se pueden dividir en nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) según el número de capas de láminas de grafeno. Los nanotubos de carbono tienen excelentes propiedades mecánicas, con una resistencia a la tracción de 50 ~ 200GPa, que es 100 veces superior a la del acero, pero su densidad es sólo 1/6 de la del acero. Además, su módulo elástico puede alcanzar hasta 1TPa, lo que equivale al del diamante y unas 5 veces el del acero.
Tendencia al alza
Desde su descubrimiento en los años 90, la industria relacionada con los nanotubos de carbono ha experimentado un auge y se utiliza ampliamente para fabricar materiales y películas compuestas, conductores transparentes, interfaces térmicas, blindajes corporales, palas de aerogeneradores, electrodos para dispositivos funcionales y portadores de catalizadores.
3. Vidrio metálico
Breve introducción
El vidrio metálico también se denomina metal amorfo, que suele ser aleado, con estructura amorfa y estructura de vidrio. Esta doble estructura determina que tenga muchas propiedades fuera del alcance del metal cristalino y del vidrio, como buena conductividad eléctrica, alta resistencia, alta elasticidad, más resistencia al desgaste y a la corrosión. El vidrio metálico es más resistente que el acero y más duro que el acero duro para herramientas.
Tendencia creciente
El vidrio metálico tiene superresistencia, elasticidad y propiedades magnéticas, y puede permanecer sólido sin cristalizar a altas temperaturas, lo que se utiliza principalmente en la industria aeroespacial y en armamento militar.
4. Fibra de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)
Breve introducción
El UHMWPE es un tipo de fibra hecha de polietileno con un peso molecular relativo de 1 millón a 5 millones, que es actualmente la fibra más fuerte y ligera del mundo. Es 15 veces más resistente que el alambre de acero pero muy ligera, y es un 40 por ciento más ligera como máximo que materiales como la aramida.
Tendencia creciente
El UHMWPE se utiliza ampliamente desde cuerdas, amarres y redes de cuerda hasta aplicaciones de protección de la vida, textiles de alto rendimiento, compuestos y materiales laminados. Se estima que la demanda mundial anual de UHMWPE será de 60, 000 toneladas en los próximos cinco años y de 100, 000 toneladas en los próximos 10 años.
5. Nanotubos de nitruro de boro
Breve introducción
Al igual que el carbono, el nit ruro de boro puede formar láminas de un solo átomo que pueden enrollarse para formar nanotubos. Los propios nanotubos de nitruro de boro son tan resistentes como los nanotubos de carbono, pero la verdadera ventaja procede de su capacidad para adherirse firmemente al polímero al unirse a él. La resistencia de los nanotubos de nitruro de boro es superior a la de los nanotubos de carbono, cerca de un 30% superior a la de la interfaz de PMMA y cerca de un 20% superior a la de la resina epoxi.
Tendencia creciente
Los nanotubos de nitruro de boro tienen propiedades ópticas, excelentes propiedades mecánicas y de conductividad térmica, además de resistir altas temperaturas y absorber la radiación de neutrones, por lo que se convierten en aditivos eficaces para la mejora mecánica o térmica de compuestos de polímeros, cerámicos y metálicos. Otras aplicaciones de los nanotubos de nitruro de boro son como escudos protectores, aislantes eléctricos y sensores.
6. Lonsdaleita
Breve introducción
La piedra de Lonsdale fue descubierta en un cráter por el geólogo estadounidense Lonsdale y definida como un diamante hexagonal de meteorito. Al igual que los diamantes, está formada por átomos de carbono, pero sus átomos de carbono están dispuestos de formas diferentes. Los resultados de la simulación muestran que la piedra de Lonsdale es un 58% más resistente a la presión que el diamante.
7. Diamante
Breve introducción
El diamante es la sustancia más dura que se encuentra en la Tierra en tantas formas naturales, y es un alótropo del carbono. La dureza del diamante es el nivel más alto de dureza Mohs - grado 10. Su microdureza es de 10000kg/mm2, es decir, 1.000 veces superior a la del cuarzo y 150 veces superior a la del corindón.
Tendencia creciente
El diamante es ampliamente utilizado en la industria, principalmente en el cortador de diamante, diamante para el dibujo muere, la broca de diamante.
8. Aerogel
Breve introducción
El aerogel es una forma de material sólido que tiene la menor densidad del mundo. Los aerogeles son muy fuertes y duraderos y pueden soportar una presión miles de veces superior a su masa, y no se funde hasta alcanzar los 1200 grados centígrados.
Tendencia creciente
Los aerogeles muestran muchas propiedades únicas en los campos térmico, óptico, eléctrico, mecánico y acústico, que se pueden utilizar como materiales de aislamiento térmico, ICF y objetivo láser de rayos X, catalizador, adsorbente, diversos dispositivos electrónicos, etc.
9. Carburo de silicio
Breve introducción
El carburo de silicio es un mineral natural o se fabrica a partir de arena de cuarzo, coque de petróleo (o coque de carbón), virutas de madera y otras materias primas mediante fundición a alta temperatura en un horno resistivo. El carburo de silicio es duro, con una dureza Mohs de 9,5, sólo superada por el diamante más duro del mundo. Además, el carburo de silicio tiene una excelente conductividad térmica. Es un tipo de semiconductor y puede resistir la oxidación a alta temperatura.
Tendencia creciente
Como representante típico de los materiales semiconductores de tercera generación, el carburo de silicio goza del favor de las empresas transformadoras de semiconductores. Los dispositivos electrónicos de potencia fabricados con sustrato de carburo de silicio y material epitaxial pueden funcionar en entornos de alta tensión y alta frecuencia con ventajas de rendimiento sobresalientes y amplias perspectivas industriales.
10. La araña de corteza de Darwin
Breve introducción
Se ha descubierto en Madagascar una nueva especie de araña, la araña de corteza de Darwin, que crea la tela más grande y sólida del mundo. Con 25 metros de ancho, la tela de esta araña es el material biológico más resistente jamás estudiado y 10 veces más fuerte que el kevlar del mismo tamaño.
