Unter den Stoffen versuchen sie immer diejenigen herauszugreifen, die den höchsten Grad einer bestimmten Eigenschaft aufweisen. Menschen haben sich schon immer zu den härtesten Materialien, den leichtesten oder schwersten, einfachen und feuerfesten Materialien hingezogen gefühlt. Wir haben das Konzept eines idealen Gases und eines idealen schwarzen Körpers erfunden und dann versucht, natürliche Analoga zu finden, die diesen Modellen möglichst nahe kommen. Dadurch gelang es dem Menschen, erstaunliche Substanzen zu finden oder herzustellen.
1. Die schwärzeste Substanz
Diese Substanz ist in der Lage, bis zu 99,9 % des Lichts zu absorbieren, ein nahezu perfekter schwarzer Körper. Es wurde aus speziell verbundenen Schichten von Kohlenstoffnanoröhren gewonnen. Die Oberfläche des resultierenden Materials ist rau und reflektiert praktisch kein Licht. Die Einsatzgebiete eines solchen Stoffes sind vielfältig – von supraleitenden Systemen bis hin zur Verbesserung der Eigenschaften optischer Systeme. Durch den Einsatz eines solchen Materials wäre es beispielsweise möglich, die Qualität von Teleskopen zu verbessern und die Effizienz von Solarpaneelen deutlich zu steigern.
2. Der entzündlichste Stoff
Nur wenige Menschen haben noch nie von Napalm gehört. Dies ist jedoch nur einer der Vertreter der Klasse der leicht entzündlichen Stoffe. Dazu gehören Styropor und insbesondere Chlortrifluorid. Dieses starke Oxidationsmittel kann sogar Glas entzünden und reagiert heftig mit fast allen anorganischen und organischen Verbindungen. Es sind Fälle bekannt, in denen eine infolge eines Brandes ausgelaufene Tonne Chlortrifluorid 30 Zentimeter tief in die Betonoberfläche der Baustelle und einen weiteren Meter Kies- und Sandpolster eingebrannt ist. Es gab Versuche, den Stoff als chemischen Kampfstoff oder Raketentreibstoff einzusetzen, diese wurden jedoch wegen zu großer Gefahr aufgegeben.
3. Giftiger Stoff
Das stärkste Gift der Erde ist auch eines der beliebtesten Kosmetika. Die Rede ist von Botulinumtoxinen, die in der Kosmetik unter dem Namen Botox eingesetzt werden. Dieser Stoff ist ein Abfallprodukt des Bakteriums Clostridium botulinum und hat das höchste Molekulargewicht unter den Proteinen. Dies bestimmt seine Eigenschaften als stärkster Giftstoff. 0,00002 mg/min/l Trockenmasse reichen aus, um den betroffenen Bereich für 12 Stunden für den Menschen tödlich zu machen. Darüber hinaus wird dieser Stoff perfekt von den Schleimhäuten aufgenommen und verursacht schwere neurologische Symptome.
4. Die heißeste Substanz
Atomfeuer brennen in den Tiefen der Sterne und erreichen unvorstellbare Temperaturen. Aber der Mensch schaffte es, diesen Zahlen näher zu kommen und eine Quark-Gluon-„Suppe“ zu erhalten. Diese Substanz hat eine Temperatur von 4 Billionen Grad Celsius und ist damit 250.000 Mal heißer als die Sonne. Es wurde durch Kollision von Goldatomen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit gewonnen, wodurch Neutronen und Protonen geschmolzen wurden. Es stimmt, dass diese Substanz nur ein Billionstel einer Billionstel Sekunde existierte und einen Billionstel Zentimeter einnahm.
Rekordhalter bei dieser Nominierung ist Fluorid-Antimonsäure. Es ist 21019-mal ätzender als Schwefelsäure und kann Glas schmelzen und bei Zugabe von Wasser explodieren. Darüber hinaus gibt es tödliche giftige Dämpfe ab.
6. Der explosivste Stoff
HMX ist der stärkste Sprengstoff und zudem beständig gegen hohe Temperaturen. Dies macht es in militärischen Angelegenheiten unverzichtbar – für die Herstellung von Hohlladungen, Kunststoffen, leistungsstarken Sprengstoffen und Füllstoffen für Zünder von Atomladungen. HMX wird auch für friedliche Zwecke eingesetzt, beispielsweise beim Bohren von Hochtemperatur-Gas- und Ölquellen sowie als Bestandteil von Feststoffraketentreibstoff. HMX hat auch ein Analogon, Heptanitrocuban, das eine noch größere Sprengkraft hat, aber auch teurer ist und daher häufiger unter Laborbedingungen verwendet wird.
7. Die radioaktivste Substanz
Dieser Stoff hat in der Natur keine stabilen Isotope, erzeugt aber eine große Menge radioaktiver Strahlung. Eines der Isotope, Polonium-210, wird zur Herstellung sehr leichter, kompakter und zugleich leistungsstarker Neutronenquellen verwendet. Darüber hinaus wird Polonium in Legierungen mit bestimmten Metallen zur Erzeugung von Wärmequellen für Kernkraftwerke verwendet; solche Geräte werden insbesondere im Weltraum eingesetzt. Darüber hinaus handelt es sich aufgrund der kurzen Halbwertszeit dieses Isotops um eine hochgiftige Substanz, die schwere Strahlenkrankheit verursachen kann.
8. Die schwerste Substanz
Im Jahr 2005 konstruierten deutsche Wissenschaftler eine Substanz in Form eines Diamant-Nanostäbchens. Es handelt sich um eine Ansammlung von Diamanten im Nanomaßstab. Ein solcher Stoff weist den niedrigsten Kompressionsgrad und die höchste spezifische Dichte auf, die der Menschheit bekannt sind. Darüber hinaus weist eine Beschichtung aus einem solchen Material eine enorme Verschleißfestigkeit auf.
9. Die stärkste magnetische Substanz
Eine weitere Kreation von Spezialisten aus Laboren. Es wurde 2010 auf der Basis von Eisen und Stickstoff gewonnen. Die Details werden vorerst geheim gehalten, da der Vorgängerstoff aus dem Jahr 1996 nicht wieder reproduziert werden konnte. Es ist jedoch bereits bekannt, dass der Rekordhalter 18 % stärkere magnetische Eigenschaften aufweist als sein nächstgelegenes Analogon. Wenn dieser Stoff im industriellen Maßstab verfügbar wird, können wir mit der Entstehung leistungsstarker elektromagnetischer Motoren rechnen.
10. Die stärkste Superfluidität
Helium II hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist bei extrem niedrigen Temperaturen völlig viskos, d. h. es weist die Eigenschaft der Supraflüssigkeit auf. Es ist in der Lage, feste Materialien zu durchdringen und sich spontan aus jedem Behälter zu ergießen. Dieser Stoff kann zu einem idealen Wärmeleiter werden, in dem sich die Wärme eher wellenförmig bewegt und nicht verloren geht.
Gebraucht: Außerhalb der Stadt
Diese Grundliste mit zehn Elementen ist hinsichtlich der Dichte pro Kubikzentimeter die schwerste. Beachten Sie jedoch, dass die Dichte nicht die Masse ist, sondern lediglich misst, wie dicht die Masse eines Objekts gepackt ist.
Nachdem wir das nun verstanden haben, werfen wir einen Blick auf die schwersten im gesamten bekannten Universum.
10. Tantal
Dichte pro 1 cm³ - 16,67 g
Die Ordnungszahl von Tantal beträgt 73. Dieses blaugraue Metall ist sehr hart und hat außerdem einen sehr hohen Schmelzpunkt.
9. Uran 
Dichte pro 1 cm³ - 19,05 g
Das 1789 vom deutschen Chemiker Martin H. Klaprot entdeckte Metall wurde dank des französischen Chemikers Eugene Melchior Peligot erst fast hundert Jahre später, im Jahr 1841, zu echtem Uran.
8. Wolfram (Wolframium) 
Dichte pro 1 cm³ - 19,26 g
Wolfram kommt in vier verschiedenen Mineralien vor, ist außerdem das schwerste aller Elemente und spielt eine wichtige biologische Rolle.
7. Gold (Aurum) 
Dichte pro 1 cm³ - 19,29 g
Man sagt, Geld wächst nicht auf Bäumen, aber das Gleiche gilt nicht für Gold! Auf den Blättern von Eukalyptusbäumen wurden kleine Spuren von Gold gefunden.
6. Plutonium 
Dichte pro 1 cm³ - 20,26 g
Plutonium weist in wässriger Lösung einen bunten Oxidationszustand auf und kann auch spontan den Oxidationszustand und die Farbe ändern! Dies ist ein echtes Chamäleon unter den Elementen.
5. Neptunium 
Dichte pro 1 cm³ - 20,47 g
Benannt nach dem Planeten Neptun, wurde er 1940 von Professor Edwin McMillan entdeckt. Es war auch das erste synthetische Transuranelement aus der Familie der Aktiniden, das entdeckt wurde.
4. Rhenium 
Dichte pro 1 cm³ - 21,01 g
Der Name dieses chemischen Elements leitet sich vom lateinischen Wort „Rhenus“ ab, was „Rhein“ bedeutet. Es wurde 1925 von Walter Noddack in Deutschland entdeckt.
3. Platin 
Dichte pro 1 cm³ - 21,45 g
Eines der edelsten Metalle auf dieser Liste (zusammen mit Gold) und wird zur Herstellung fast aller Dinge verwendet. Seltsame Tatsache ist, dass das gesamte geförderte Platin (bis auf den kleinsten Teil) in ein durchschnittlich großes Wohnzimmer passen könnte! Eigentlich nicht viel. (Versuchen Sie, alles Gold hineinzustecken.)
2. Iridium
Dichte pro 1 cm³ - 22,56 g
Iridium wurde 1803 in London vom englischen Chemiker Smithson Tennant zusammen mit Osmium entdeckt: Elemente, die im natürlichen Platin als Verunreinigungen vorkommen. Ja, Iridium wurde rein zufällig entdeckt.
1. Osmium
Dichte pro 1 cm³ - 22,59 g
Es gibt nichts Schwereres (pro Kubikzentimeter) als Osmium. Der Name dieses Elements leitet sich vom altgriechischen Wort „osme“ ab, was „Geruch“ bedeutet, da die chemischen Reaktionen seiner Auflösung in Säure oder Wasser von einem unangenehmen, anhaltenden Geruch begleitet werden.
Osmium gilt derzeit als die schwerste Substanz auf dem Planeten. Nur ein Kubikzentimeter dieser Substanz wiegt 22,6 Gramm. Es wurde 1804 vom englischen Chemiker Smithson Tennant entdeckt; als man Gold in einem Reagenzglas auflöste, blieb ein Niederschlag zurück. Dies geschah aufgrund der Besonderheit von Osmium: Es ist in Laugen und Säuren unlöslich.
Das schwerste Element auf dem Planeten
Es ist ein bläulich-weißes metallisches Pulver. Es kommt in der Natur in sieben Isotopen vor, von denen sechs stabil und eines instabil ist. Es ist etwas dichter als Iridium, das eine Dichte von 22,4 Gramm pro Kubikzentimeter hat. Von den bisher entdeckten Materialien ist Osmium der schwerste Stoff der Welt.
Es gehört zur Gruppe von Lanthan, Yttrium, Scandium und anderen Lanthanoiden.
Teurer als Gold und Diamanten
Es wird nur sehr wenig davon abgebaut, etwa zehntausend Kilogramm pro Jahr. Selbst die größte Osmiumquelle, die Dzhezkazgan-Lagerstätte, enthält etwa drei Zehnmillionste Teile. Der Marktwert des seltenen Metalls in der Welt erreicht etwa 200.000 Dollar pro Gramm. Darüber hinaus beträgt die maximale Reinheit des Elements während des Reinigungsprozesses etwa siebzig Prozent.
Obwohl es russischen Labors gelang, eine Reinheit von 90,4 Prozent zu erreichen, überschritt die Metallmenge mehrere Milligramm nicht.
Dichte der Materie außerhalb des Planeten Erde
Osmium ist zweifellos der Anführer der schwersten Elemente auf unserem Planeten. Aber wenn wir unseren Blick in den Weltraum richten, dann wird unsere Aufmerksamkeit viele Substanzen offenbaren, die schwerer sind als unser „König“ der schweren Elemente.
Tatsache ist, dass im Universum etwas andere Bedingungen herrschen als auf der Erde. Die Schwerkraft der Serie ist so groß, dass die Substanz unglaublich dicht wird.
Wenn wir die Struktur des Atoms betrachten, werden wir feststellen, dass die Abstände in der interatomaren Welt ein wenig an den Raum erinnern, den wir sehen. Wo Planeten, Sterne und andere ziemlich weit entfernt sind. Der Rest ist von Leere besetzt. Dies ist genau die Struktur, die Atome haben, und bei starker Schwerkraft verringert sich dieser Abstand deutlich. Bis hin zum „Verpressen“ einiger Elementarteilchen in andere.
Neutronensterne sind superdichte Weltraumobjekte
Wenn wir über unsere Erde hinaus suchen, könnten wir in Neutronensternen die schwerste Materie im Weltraum finden.
Dies sind ziemlich einzigartige Weltraumbewohner, eine der möglichen Arten der Sternentwicklung. Der Durchmesser solcher Objekte liegt zwischen 10 und 200 Kilometern und ihre Masse entspricht der unserer Sonne oder ist zwei- bis dreimal größer.
Dieser kosmische Körper besteht hauptsächlich aus einem Neutronenkern, der aus fließenden Neutronen besteht. Obwohl es nach der Annahme einiger Wissenschaftler in einem soliden Zustand sein sollte, gibt es heute keine verlässlichen Informationen. Es ist jedoch bekannt, dass es Neutronensterne sind, die sich nach Erreichen ihrer Kompressionsgrenze anschließend in eine kolossale Energiefreisetzung in der Größenordnung von 10 43 -10 45 Joule verwandeln.
Die Dichte eines solchen Sterns ist beispielsweise vergleichbar mit dem Gewicht des Mount Everest in einer Streichholzschachtel. Das sind Hunderte Milliarden Tonnen in einem Kubikmillimeter. Um beispielsweise deutlicher zu machen, wie hoch die Dichte der Materie ist, nehmen wir unseren Planeten mit seiner Masse von 5,9 × 1024 kg und „verwandeln“ ihn in einen Neutronenstern.
Um die Dichte eines Neutronensterns zu erreichen, muss er daher auf die Größe eines gewöhnlichen Apfels mit einem Durchmesser von 7 bis 10 Zentimetern verkleinert werden. Die Dichte einzigartiger Sternobjekte nimmt zu, je weiter man sich dem Zentrum nähert.
Schichten und Dichte der Materie
Die äußere Schicht des Sterns wird in Form einer Magnetosphäre dargestellt. Direkt darunter erreicht die Dichte des Stoffes bereits etwa eine Tonne pro Kubikzentimeter. Nach unserem Wissen über die Erde ist dies derzeit die schwerste Substanz der entdeckten Elemente. Aber ziehen Sie keine voreiligen Schlüsse.
Lassen Sie uns unsere Forschung nach einzigartigen Sternen fortsetzen. Wegen der hohen Rotationsgeschwindigkeit um ihre Achse werden sie auch Pulsare genannt. Dieser Indikator für verschiedene Objekte reicht von mehreren zehn bis hundert Umdrehungen pro Sekunde.
Fahren wir mit der Untersuchung superdichter kosmischer Körper fort. Darauf folgt eine Schicht, die die Eigenschaften eines Metalls aufweist, in Verhalten und Struktur jedoch wahrscheinlich ähnlich ist. Kristalle sind viel kleiner als wir im Kristallgitter irdischer Substanzen sehen. Um eine Reihe von 1-Zentimeter-Kristallen zu bilden, müssen Sie mehr als 10 Milliarden Elemente anordnen. Die Dichte in dieser Schicht ist eine Million Mal höher als in der Außenschicht. Dies ist nicht das schwerste Material im Stern. Als nächstes kommt eine neutronenreiche Schicht, deren Dichte tausendmal höher ist als die vorherige.
Neutronensternkern und seine Dichte
Darunter befindet sich der Kern, hier erreicht die Dichte ihr Maximum – doppelt so hoch wie die darüber liegende Schicht. Die Kernsubstanz eines Himmelskörpers besteht aus allen der Physik bekannten Elementarteilchen. Damit sind wir am Ende der Reise zum Kern eines Sterns auf der Suche nach der schwersten Substanz im Weltraum angekommen.
Die Mission auf der Suche nach Substanzen mit einzigartiger Dichte im Universum scheint abgeschlossen zu sein. Aber der Weltraum ist voller Geheimnisse und unentdeckter Phänomene, Sterne, Fakten und Muster.
Schwarze Löcher im Universum
Sie sollten darauf achten, was heute bereits geöffnet ist. Das sind schwarze Löcher. Vielleicht sind diese mysteriösen Objekte Kandidaten dafür, dass die schwerste Materie im Universum ihr Bestandteil ist. Beachten Sie, dass die Schwerkraft von Schwarzen Löchern so stark ist, dass Licht nicht entweichen kann.
Laut Wissenschaftlern wird die in den Raum-Zeit-Bereich hineingezogene Materie so dicht, dass zwischen den Elementarteilchen kein Platz mehr bleibt.
Leider folgen unsere Vermutungen und indirekten Annahmen, die auf der Emission von Teilchenströmen basieren, jenseits des Ereignishorizonts (der sogenannten Grenze, an der Licht und jedes Objekt unter dem Einfluss der Schwerkraft ein Schwarzes Loch nicht verlassen können).
Eine Reihe von Wissenschaftlern vermutet, dass sich Raum und Zeit jenseits des Ereignishorizonts vermischen. Es gibt die Meinung, dass sie ein „Übergang“ in ein anderes Universum sein könnten. Vielleicht stimmt das, obwohl es durchaus möglich ist, dass sich jenseits dieser Grenzen ein weiterer Raum mit völlig neuen Gesetzen öffnet. Ein Bereich, in dem Zeit „Ort“ mit Raum austauscht. Der Ort der Zukunft und der Vergangenheit wird einfach durch die Wahl der Gefolgschaft bestimmt. Wie unsere Entscheidung, nach rechts oder links zu gehen.
Möglicherweise gibt es im Universum Zivilisationen, die Zeitreisen durch Schwarze Löcher beherrschen. Vielleicht entdecken die Menschen vom Planeten Erde in Zukunft das Geheimnis der Zeitreise.
Die Welt um uns herum ist immer noch voller Geheimnisse, aber selbst Phänomene und Substanzen, die Wissenschaftlern seit langem bekannt sind, überraschen und erfreuen immer wieder. Wir bewundern leuchtende Farben, erfreuen uns am Geschmack und nutzen die Eigenschaften verschiedenster Stoffe, die unser Leben angenehmer, sicherer und angenehmer machen. Auf der Suche nach den zuverlässigsten und stärksten Materialien hat der Mensch viele aufregende Entdeckungen gemacht, und hier ist eine Auswahl von nur 25 dieser einzigartigen Verbindungen!
25. Diamanten
Wenn nicht jeder, dann weiß das mit Sicherheit fast jeder. Diamanten gehören nicht nur zu den am meisten verehrten Edelsteine, sondern auch eines der härtesten Mineralien der Erde. Auf der Mohs-Skala (einer Härteskala, die die Reaktion eines Minerals auf Kratzer bewertet) wird ein Diamant in Zeile 10 aufgeführt. Insgesamt gibt es 10 Stufen auf der Skala, wobei die 10. die letzte und schwierigste Stufe ist. Diamanten sind so hart, dass sie von anderen Diamanten nur zerkratzt werden können.
24. Fangnetze der Spinnenart Caerostris darwini
Foto: pixabay
Man kann es kaum glauben, aber das Netz der Caerostris darwini-Spinne (oder Darwinspinne) ist stärker als Stahl und härter als Kevlar. Dieses Netz gilt als das härteste biologische Material der Welt, obwohl es bereits einen potenziellen Konkurrenten hat, die Daten jedoch noch nicht bestätigt wurden. Die Spinnenfaser wurde auf Eigenschaften wie Bruchfestigkeit, Schlagfestigkeit, Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul (die Eigenschaft eines Materials, Dehnung und Kompression bei elastischer Verformung zu widerstehen) getestet, und bei all diesen Indikatoren hat sich das Spinnennetz bewährt auf eine höchst erstaunliche Art und Weise. Darüber hinaus ist das Netz der Darwin-Spinnen unglaublich leicht. Wenn wir beispielsweise unseren Planeten mit Caerostris darwini-Fasern umwickeln, beträgt das Gewicht eines so langen Fadens nur 500 Gramm. Solch lange Netzwerke gibt es nicht, aber die theoretischen Berechnungen sind einfach erstaunlich!
23. Aerographit
Foto: BrokenSphere
Dieser synthetische Schaum ist eines der leichtesten Fasermaterialien der Welt und besteht aus einem Netzwerk von Kohlenstoffröhren mit nur wenigen Mikrometern Durchmesser. Aerographit ist 75-mal leichter als Schaumstoff, aber gleichzeitig viel stärker und flexibler. Es kann auf das 30-fache seiner ursprünglichen Größe komprimiert werden, ohne dass seine äußerst elastische Struktur beeinträchtigt wird. Dank dieser Eigenschaft hält Airgraphite-Schaum Belastungen bis zum 40.000-fachen seines Eigengewichts stand.
22. Palladium-Metallglas
Foto: pixabay
Ein Team von Wissenschaftlern des California Institute of Technology (Berkeley Lab) hat eine neue Art von Metallglas entwickelt, das eine nahezu ideale Kombination aus Festigkeit und Duktilität vereint. Der Grund für die Einzigartigkeit des neuen Materials liegt darin, dass seine chemische Struktur die Zerbrechlichkeit bestehender glasartiger Materialien erfolgreich verbirgt und gleichzeitig eine hohe Dauerfestigkeit aufrechterhält, was letztendlich die Dauerfestigkeit dieser synthetischen Struktur deutlich erhöht.
21. Wolframkarbid
Foto: pixabay
Wolframcarbid ist ein unglaublich hartes Material, das äußerst verschleißfest ist. Unter bestimmten Bedingungen gilt diese Verbindung als sehr spröde, bei starker Belastung zeigt sie jedoch einzigartige plastische Eigenschaften, die sich in Form von Gleitbändern manifestieren. Dank all dieser Eigenschaften wird Wolframcarbid bei der Herstellung von panzerbrechenden Spitzen und verschiedenen Geräten verwendet, darunter alle Arten von Fräsern, Schleifscheiben, Bohrern, Fräsern, Bohrern und anderen Schneidwerkzeugen.
20. Siliziumkarbid
Foto: Tiia Monto
Siliziumkarbid ist eines der Hauptmaterialien für die Herstellung von Kampfpanzern. Diese Verbindung ist für ihre geringen Kosten, ihre hervorragende Feuerfestigkeit und ihre hohe Härte bekannt und wird daher häufig bei der Herstellung von Geräten oder Geräten verwendet, die Kugeln abwehren, andere haltbare Materialien schneiden oder schleifen müssen. Siliziumkarbid eignet sich hervorragend als Schleifmittel, Halbleiter und sogar als Einsätze Schmuck Diamanten imitieren.
19. Kubisches Bornitrid
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Kubisches Bornitrid ist ein superhartes Material mit einer ähnlichen Härte wie Diamant, verfügt aber auch über eine Reihe besonderer Vorteile – hohe Temperaturstabilität und chemische Beständigkeit. Kubisches Bornitrid löst sich auch bei hohen Temperaturen nicht in Eisen und Nickel, während Diamant unter den gleichen Bedingungen recht schnell chemische Reaktionen eingeht. Dies ist tatsächlich von Vorteil für den Einsatz in industriellen Schleifwerkzeugen.
18. Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE), Fasermarke Dyneema
Foto: Justsail
Hochmodul-Polyethylen weist eine extrem hohe Verschleißfestigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Bruchzähigkeit (Zuverlässigkeit bei niedrigen Temperaturen) auf. Heute gilt es als der stärkste Faserstoff der Welt. Das Erstaunlichste an diesem Polyethylen ist, dass es leichter als Wasser ist und gleichzeitig Kugeln abwehren kann! Kabel und Seile aus Dyneema-Fasern sinken nicht im Wasser, benötigen keine Schmierung und verändern ihre Eigenschaften auch bei Nässe nicht, was für den Schiffbau sehr wichtig ist.
17. Titanlegierungen
Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)
Titanlegierungen sind unglaublich duktil und weisen bei Dehnung eine erstaunliche Festigkeit auf. Darüber hinaus verfügen sie über eine hohe Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, was sie in Bereichen wie dem Flugzeugbau, der Raketentechnik, dem Schiffbau, der Chemie-, Lebensmittel- und Verkehrstechnik äußerst nützlich macht.
16. Flüssigmetalllegierung
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Dieses 2003 am California Institute of Technology entwickelte Material ist für seine Festigkeit und Haltbarkeit bekannt. Der Name der Verbindung deutet auf etwas Sprödes und Flüssiges hin, bei Raumtemperatur ist sie jedoch extrem hart, verschleißfest, korrosionsbeständig und verwandelt sich bei Erwärmung wie Thermoplaste. Hauptanwendungsgebiete sind bisher die Herstellung von Uhren, Golfschlägern und Hüllen für Mobiltelefone (Vertu, iPhone).
15. Nanozellulose
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Nanozellulose wird aus Holzfasern isoliert und ist ein neuartiges Holzmaterial, das noch stärker als Stahl ist! Darüber hinaus ist Nanozellulose auch günstiger. Die Innovation hat großes Potenzial und könnte in Zukunft ernsthaft mit Glas- und Kohlefasern konkurrieren. Die Entwickler glauben, dass dieses Material bald bei der Herstellung von militärischen Rüstungen, superflexiblen Bildschirmen, Filtern, flexiblen Batterien, absorbierenden Aerogelen und Biokraftstoffen sehr gefragt sein wird.
14. Zähne von Napfschnecken
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Zuvor haben wir Ihnen bereits vom Fangnetz der Darwin-Spinne erzählt, das einst als das stärkste biologische Material auf dem Planeten galt. Eine aktuelle Studie hat jedoch gezeigt, dass die Napfschnecke die haltbarste biologische Substanz ist, die der Wissenschaft bekannt ist. Ja, diese Zähne sind stärker als das Netz von Caerostris darwini. Und das ist nicht verwunderlich, denn winzige Meeresbewohner ernähren sich von Algen, die auf der Oberfläche rauer Felsen wachsen, und um Nahrung vom Felsen zu trennen, müssen diese Tiere hart arbeiten. Wissenschaftler glauben, dass wir in Zukunft das Beispiel der faserigen Struktur der Zähne von Meeresnapfschnecken im Maschinenbau nutzen und nach dem Vorbild einfacher Schnecken mit dem Bau von Autos, Booten und sogar hochfesten Flugzeugen beginnen können.
13. Maraging-Stahl
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Maraging-Stahl ist eine hochfeste, hochlegierte Legierung mit ausgezeichneter Duktilität und Zähigkeit. Das Material ist in der Raketenwissenschaft weit verbreitet und wird zur Herstellung aller Arten von Werkzeugen verwendet.
12. Osmium
Foto: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osmium ist ein unglaublich dichtes Element und seine Härte und sein hoher Schmelzpunkt erschweren die maschinelle Bearbeitung. Deshalb wird Osmium dort eingesetzt, wo Haltbarkeit und Festigkeit am meisten geschätzt werden. Osmiumlegierungen finden sich in elektrischen Kontakten, Raketen, militärischen Projektilen, chirurgischen Implantaten und vielen anderen Anwendungen.
11. Kevlar
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Kevlar ist eine hochfeste Faser, die in Autoreifen, Bremsbelägen, Kabeln, prothetischen und orthopädischen Produkten, Körperschutz, Schutzkleidungsstoffen, im Schiffbau und Teilen unbemannter Luftfahrzeuge zu finden ist. Das Material ist fast zum Synonym für Festigkeit geworden und ist eine Kunststoffart mit unglaublich hoher Festigkeit und Elastizität. Die Zugfestigkeit von Kevlar ist achtmal höher als die von Stahldraht und es beginnt bei einer Temperatur von 450℃ zu schmelzen.
10. Ultrahochmolekulares Polyethylen hoher Dichte, Marke Spectra-Faser
Foto: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons
UHMWPE ist im Wesentlichen ein sehr haltbarer Kunststoff. Spectra, eine UHMWPE-Marke, ist wiederum eine leichte Faser mit höchster Verschleißfestigkeit, die in diesem Indikator Stahl zehnmal überlegen ist. Spectra wird wie Kevlar bei der Herstellung von Körperpanzern und Schutzhelmen verwendet. Neben UHMWPE ist die Marke Dynimo Spectrum in der Schiffbau- und Transportindustrie beliebt.
9. Graphen
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Graphen ist ein Allotrop des Kohlenstoffs und sein nur ein Atom dickes Kristallgitter ist so stark, dass es 200-mal härter als Stahl ist. Graphen sieht aus wie Frischhaltefolie, aber es zu zerreißen ist eine fast unmögliche Aufgabe. Um eine Graphenplatte zu durchbohren, müssen Sie einen Bleistift hineinstecken und darauf eine Last balancieren, die einen ganzen Schulbus wiegt. Viel Glück!
8. Kohlenstoffnanoröhrenpapier
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Dank der Nanotechnologie ist es Wissenschaftlern gelungen, Papier herzustellen, das 50.000 Mal dünner ist als ein menschliches Haar. Platten aus Kohlenstoff-Nanoröhren sind zehnmal leichter als Stahl, aber das Erstaunlichste ist, dass sie bis zu 500-mal stärker als Stahl sind! Makroskopische Nanoröhrenplatten sind für die Herstellung von Superkondensatorelektroden am vielversprechendsten.
7. Mikrogitter aus Metall
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Das ist das leichteste Metall der Welt! Metall-Mikrogitter ist ein synthetisches poröses Material, das 100-mal leichter als Schaumstoff ist. Aber lassen Sie sich von ihrem Aussehen nicht täuschen, diese Mikronetze sind auch unglaublich langlebig, was ihnen ein großes Potenzial für den Einsatz in allen möglichen technischen Anwendungen bietet. Aus ihnen lassen sich hervorragende Stoßdämpfer und Wärmeisolatoren herstellen, und die erstaunliche Fähigkeit des Metalls, zu schrumpfen und in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren, ermöglicht die Verwendung als Energiespeicher. Metallische Mikrogitter werden auch aktiv bei der Herstellung verschiedener Teile für Flugzeuge des amerikanischen Unternehmens Boeing eingesetzt.
6. Kohlenstoffnanoröhren
Foto: Benutzer Mströck / en.wikipedia
Wir haben oben bereits über ultrastarke makroskopische Platten aus Kohlenstoffnanoröhren gesprochen. Aber was ist das für ein Material? Im Wesentlichen handelt es sich dabei um zu einer Röhre gerollte Graphenebenen (9. Punkt). Das Ergebnis ist ein unglaublich leichtes, belastbares und langlebiges Material mit einem breiten Anwendungsspektrum.
5. Airbrush
Foto: Wikimedia Commons
Dieses auch als Graphen-Aerogel bekannte Material ist extrem leicht und gleichzeitig stark. Das neuartige Gel ersetzt die flüssige Phase vollständig durch eine gasförmige Phase und zeichnet sich durch sensationelle Härte, Hitzebeständigkeit, geringe Dichte und geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Unglaublicherweise ist Graphen-Aerogel siebenmal leichter als Luft! Die einzigartige Verbindung kann auch nach 90 % Kompression ihre ursprüngliche Form wiederherstellen und eine Ölmenge absorbieren, die dem 900-fachen Gewicht des zur Absorption verwendeten Airgraphens entspricht. Vielleicht hilft diese Materialklasse in Zukunft bei der Bekämpfung von Umweltkatastrophen wie Ölverschmutzungen.
4. Unbenanntes Material, entwickelt vom Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Foto: pixabay
Während Sie dies lesen, arbeitet ein Team von Wissenschaftlern des MIT daran, die Eigenschaften von Graphen zu verbessern. Den Forschern sei es bereits gelungen, die zweidimensionale Struktur dieses Materials in eine dreidimensionale umzuwandeln. Der neue Stoff Graphen hat seinen Namen noch nicht erhalten, aber es ist bereits bekannt, dass seine Dichte 20-mal geringer als die von Stahl und seine Festigkeit 10-mal höher als die von Stahl ist.
3. Karabiner
Foto von : Smokefoot
Obwohl es sich nur um lineare Ketten aus Kohlenstoffatomen handelt, hat Carbin die doppelte Zugfestigkeit von Graphen und ist dreimal härter als Diamant!
2. Bornitrid-Wurtzit-Modifikation
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Dieser neu entdeckte Naturstoff entsteht bei Vulkanausbrüchen und ist 18 % härter als Diamanten. Allerdings ist es Diamanten in einer Reihe anderer Parameter überlegen. Wurtzit-Bornitrid ist einer von nur zwei natürlichen Stoffen auf der Erde, der härter als Diamant ist. Das Problem besteht darin, dass es in der Natur nur sehr wenige solcher Nitride gibt und sie daher nicht einfach zu untersuchen oder in der Praxis anzuwenden sind.
1. Lonsdaleit
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Lonsdaleit, auch als hexagonaler Diamant bekannt, besteht aus Kohlenstoffatomen, aber in dieser Modifikation sind die Atome etwas anders angeordnet. Wie Wurtzit-Bornitrid ist Lonsdaleit eine natürliche Substanz, die in ihrer Härte dem Diamant überlegen ist. Und das hier erstaunliches Mineral Bis zu 58 % härter als Diamant! Diese Verbindung ist wie Wurtzit-Bornitrid äußerst selten. Manchmal entsteht Lonsdaleit bei der Kollision von graphithaltigen Meteoriten mit der Erde.
Der Mensch war schon immer auf der Suche nach Materialien, die seinen Konkurrenten keine Chance lassen. Seit jeher suchen Wissenschaftler nach den härtesten, leichtesten und schwersten Materialien der Welt. Die Entdeckungslust führte zur Entdeckung eines idealen Gases und eines idealen schwarzen Körpers. Wir präsentieren Ihnen die erstaunlichsten Substanzen der Welt.
1. Die schwärzeste Substanz
Die schwärzeste Substanz der Welt heißt Vantablack und besteht aus einer Ansammlung von Kohlenstoffnanoröhren (siehe Kohlenstoff und seine Allotrope). Einfach ausgedrückt besteht das Material aus unzähligen „Haaren“, in denen das Licht von einer Röhre zur anderen reflektiert wird. Auf diese Weise werden etwa 99,965 % des Lichtstroms absorbiert und nur ein winziger Teil wieder nach außen reflektiert.
Die Entdeckung von Vantablack eröffnet weitreichende Perspektiven für die Verwendung dieses Materials in der Astronomie, Elektronik und Optik.
2. Der entzündlichste Stoff
Chlortrifluorid ist der entzündlichste Stoff, den die Menschheit je kannte. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und reagiert mit fast allen chemischen Elementen. Chlortrifluorid kann Beton verbrennen und Glas leicht entzünden! Die Verwendung von Chlortrifluorid ist aufgrund seiner phänomenalen Entflammbarkeit und der Unmöglichkeit, eine sichere Verwendung zu gewährleisten, praktisch unmöglich.
3. Die giftigste Substanz
Das stärkste Gift ist Botulinumtoxin. Wir kennen es unter dem Namen Botox, so wird es in der Kosmetik genannt, wo es seine Hauptanwendung findet. Botulinumtoxin ist eine Chemikalie, die vom Bakterium Clostridium botulinum produziert wird. Abgesehen davon, dass Botulinumtoxin die giftigste Substanz ist, hat es unter den Proteinen auch das größte Molekulargewicht. Die phänomenale Toxizität der Substanz zeigt sich darin, dass bereits 0,00002 mg min/l Botulinumtoxin ausreichen, um die betroffene Stelle für einen halben Tag für den Menschen tödlich zu machen.
4. Die heißeste Substanz
Dabei handelt es sich um das sogenannte Quark-Gluon-Plasma. Die Substanz entstand durch die Kollision von Goldatomen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Quark-Gluon-Plasma hat eine Temperatur von 4 Billionen Grad Celsius. Zum Vergleich: Dieser Wert ist 250.000 Mal höher als die Temperatur der Sonne! Leider ist die Lebensdauer der Materie auf ein Billionstel einer Billionstel Sekunde begrenzt.
5. Die ätzendste Säure
In dieser Nominierung ist Fluorid-Antimonsäure H der Champion. Fluorid-Antimonsäure ist 2×10 16 (zweihundert Trillionen) mal ätzender als Schwefelsäure. Es ist eine sehr aktive Substanz und kann explodieren, wenn eine kleine Menge Wasser hinzugefügt wird. Die Dämpfe dieser Säure sind tödlich giftig.
6. Der explosivste Stoff
Der explosivste Stoff ist Heptanitrocuban. Es ist sehr teuer und wird nur für wissenschaftliche Forschung verwendet. Aber das etwas weniger explosive Oktogen wird erfolgreich in militärischen Angelegenheiten und in der Geologie beim Bohren von Brunnen eingesetzt.
7. Die radioaktivste Substanz
Polonium-210 ist ein Poloniumisotop, das in der Natur nicht vorkommt, aber vom Menschen hergestellt wird. Wird verwendet, um kleine, aber gleichzeitig sehr leistungsstarke Energiequellen zu erzeugen. Es hat eine sehr kurze Halbwertszeit und kann daher schwere Strahlenkrankheiten verursachen.
8. Die schwerste Substanz
Das ist natürlich Fullerit. Seine Härte ist fast doppelt so hoch wie die von natürlichen Diamanten. Mehr über Fullerit können Sie in unserem Artikel „Die härtesten Materialien der Welt“ lesen.
9. Der stärkste Magnet
Der stärkste Magnet der Welt besteht aus Eisen und Stickstoff. Derzeit sind der Öffentlichkeit keine Einzelheiten zu diesem Stoff zugänglich, aber es ist bereits bekannt, dass der neue Supermagnet 18 % stärker ist als der stärkste derzeit verwendete Magnet – Neodym. Neodym-Magnete bestehen aus Neodym, Eisen und Bor.
10. Die flüssigste Substanz
Superflüssiges Helium II hat bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt nahezu keine Viskosität. Diese Eigenschaft ist auf die einzigartige Eigenschaft des Auslaufens und Auslaufens aus einem Gefäß aus einem beliebigen festen Material zurückzuführen. Helium II hat Aussichten, als idealer Wärmeleiter eingesetzt zu werden, bei dem Wärme nicht verloren geht.