المواد الأكثر صلابة و قساوة في العالم وكيف يتم إختبارها ، و ماهي المادة الأكثر قساوة وصلابة من الفولاذ المعروف بصلابته و متانته الكبيرة ، إليكم 5 من أكثر المواد صلابة على كوكبنا .
مقياس موس للصلابة :
أحد أكثر مقاييس الصلابة شيوعًا هو مقياس موس، الذي صممه العالم الألماني «فريدريك موس» في القرن التاسع عشر. في هذا المقياس، تعرّف الصلابة على أنها مقدار المقاومة التي تظهرها المادة المُقاسة عند محاولة خدشها بمادة أخرى. وتُسجل نتيجة المادة على مقياس من 0 إلى 10، إذ يشير الرقم 10 إلى المادة الأقل تأثرًا بالخدوش «المادة الأكثر قساوة»، ويشير الرقم 0 إلى المادة الأكثر تأثرًا «المادة الأقل قساوة أو صلابة ».
على هذا المقياس، سجل الماس الدرجة الكاملة، ما يشير بوضوح إلى أنه أكثر المواد الطبيعية مقاومة للخدش ، في حين سجل الفولاذ «المعروف بصلابته» أربع درجات ونصف الدرجة فقط!
كلمة «الماس» لها أصل يوناني، وتُقرأ «أدامس» وتعني المادة التي لا تُكسر. طوال عقود كان البشر يستخدمون الماس في عمليات القطع نظرًا إلى قساوته الشديدة، ولكن عند تسخين الماس إلى درجة حرارة أعلى من 800 درجة مئوية، فإن خواصه الكيميائية والفيزيائية تتغير ، ويصبح قابلًا للتفاعل كيميائيًا مع الحديد ، ما يجعل منه مادة غير مرغوب بها في عملية تصنيع الفولاذ
فضلاً عن كونه من أنواع المجوهرات المرغوبة جدًا لدى النساء بسبب قدرته على التفاعل مع الضوء بارزًا جماله، ولكن هل هو فعلًا المادة الأكثر قساوة على وجه الأرض؟ في حقيقة الأمر لقد إكتشف العلماء منافسًا محتملًا، يُعتقد أنه أكثر قساوة من الماس.
أكثر المواد صلابة في العالم :
.jpg) |
| أكثر المواد صلابة |
الجرافين :
المادة الأولى في هذه القائمة هي أحد أقوي المواد وأخفها وزنا علي الإطلاق، مادة يُتوقع أن يكون لها تأثير هائل على صناعة الطيران وإنتاج السيارات. ومع ذلك ، منذ إكتشافها في عام 2010، لم تستخدم بعدُ خارج نطاق التطبيقات التجريبية، وتحديداً تلك المتعلقة بالفضاء، والتي أظهرت نتائج واعدة للغاية.
إنها مادة أقوى 200 مرة من الفولاذ ، وأخف ألف مرة من الورق.
ويتكون الغرافين من طبقة واحدة فقط من ذرات الكربون المتراصة في شكل شبكة مثلثة الشكل ، وهي مرنة للغاية ، والطريقة التي تترابط بها ذرات الكربون معاً تجعلها مادة قوية للغاية وموصلاً ممتازاً للكهرباء والحرارة.
بالمقارنة مع النحاس، فإن الأشرطة المكونة من صفائح الغرافين المربوطة معاً والتي تمثل 10% من كتلة النحاس، تصل إلى ضعف الموصلية الحرارية.
ويتوقع الخبراء قرب إستخدامها في السيارات والطائرات والعديد من الأجهزة الإلكترونية التي تستخدم التكنولوجيا القائمة على الغرافين في السنوات القليلة المقبلة ، لا يزال التحدي قائماً في إنتاجها بكميات كبيرة. كما ستساعد هذه المادة في رفع سرعة الحواسيب وشاشات اللمس إلى مستويات عليا.
وعلي الرغم من أن مادة الغرافين أرفع مادة معروفة على الإطلاق حتى الآن، يعادل سمكها ذرة كربون واحدة فقط ، إلا أنها تعتبر إحدى أقوى (أمتن) المواد المعروفة. تعتبر من موصلات الكهرباء وكفاءتها تعادل كفاءة النحاس، وهي أفضل موصل للحرارة على الإطلاق، وتكاد مادة الجرافين تكون شفافة تمامًا، ورغم ذلك فهي أيضًا كثيفة للغاية لدرجة عدم سماحها بعبور أصغر ذرة (الهيليوم) من خلال هيكلها السداسي.
وطورها عالمان روسيان من جامعة مانشستر سنة 2004 وحاز كلاهما على جائزة نوبل في الفيزياء سنة 2010 ، وهما أندريه غييم وكونستانتين نوفوسيلوف .
ولك أن تتخيل أن ورقة رقيقة من الكربون سماكتها ذرة واحدة، 200 مرة أقوى من الصلب يحتاج الأمر إلى وقوف فيل على قلم رصاص لاختراق صفيحة من الغرافين لا تتجاوز سماكتها سماكة رقاقة الساران التي تُستخدم في عمليات التغليف.
الكيفلار :
مادة صلبة أخرى أُدخلت في صناعة السيارات والصناعات العسكرية هي مادة الكيفلار.
والكيفلار أقوى بخمس مرات من الفولاذ عندما يتعلق الأمر بالضغط الذي يمكنه تحمُّله.
وهذا هو السبب في أنها لا تزال تستخدم في صناعة السترات الواقية من الرصاص: فهي شديدة الصلابة، وفائقة الخفة.
كربيد السيليكون silicon carbide :
يمكن لحبيبات كربيد السيليكون أن ترتبط معاً لتشكل أنواع من السيراميك شديدة الصلابة تـُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات تتطلب تحمل عالي، كما يعتبر المادة الاساسية في صناعة الدروع المستعملة في معارك الدبابات.
حرير العنكبوت spider silk :
يعتبر حرير العنكبوت “داروين النباح” من أصعب المواد البيولوجية، فهو أقوى 10 مرات من الكيفلر، هذا النوع من العناكب هو صانع أكبر الشبكات العنكبوتية الدائرية الشكل في العالم من أي عنكبوت آخر.
إقرأ أيضا :