Les 10 matériaux les plus résistants connus de l'homme
1. Le graphène
Brève introduction
Legraphène est un film bidimensionnel en nid d'abeille formé par des atomes de carbone avec une hybridation sp2. Il s'agit d'une structure de feuille monocouche séparée du graphite, et c'est également le nouveau matériau le plus fin connu à l'heure actuelle. La résistance à la traction et le module d'élasticité du graphène sont respectivement de 125 Gpa et de 1,1 tpa, et sa résistance est 100 fois supérieure à celle de l'acier ordinaire. Les sacs en graphène, qui peuvent supporter un poids d'environ 2 tonnes, sont de loin le matériau le plus solide que l'on connaisse.
Une tendance croissante
Depuis l'attribution du prix Nobel de physique en 2010, le nombre de demandes de brevets portant sur le graphène a considérablement augmenté. On s'attend à ce qu'il soit appliqué dans de nombreux domaines à l'avenir, tels que l'électronique, le stockage de l'énergie, les catalyseurs, les capteurs, les couches minces transparentes optoélectroniques, les matériaux composites ultra-résistants et la médecine biologique.
2. Le nanotube de carbone
Brève introduction
Lesnanotubes de carbone (NTC) sont une sorte de matériau quantique unidimensionnel dont l'arrangement hexagonal des atomes de carbone forme des tubes circulaires coaxiaux de plusieurs couches à des dizaines de couches. Ils peuvent être divisés en nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNT) et en nanotubes de carbone multiparois (MWCNT) en fonction du nombre de couches de feuilles de graphène. Les nanotubes de carbone ont d'excellentes propriétés mécaniques, avec une résistance à la traction de 50 ~ 200GPa, soit 100 fois celle de l'acier, alors que leur densité n'est que 1/6 de celle de l'acier. En outre, leur module d'élasticité peut atteindre 1TPa, ce qui équivaut à celui du diamant et représente environ 5 fois celui de l'acier.
Une tendance croissante
Depuis sa découverte dans les années 1990, l'industrie des nanotubes de carbone a connu un essor considérable et est largement utilisée pour fabriquer des matériaux et des films composites, des conducteurs transparents, des interfaces thermiques, des gilets pare-balles, des pales d'éoliennes, des électrodes pour des dispositifs fonctionnels et des supports de catalyseurs.
3. Verre métallique
Brève introduction
Le verre métallique est également appelé métal amorphe. Il s'agit généralement d'un alliage dont la structure est à la fois amorphe et vitreuse. Cette double structure lui confère de nombreuses propriétés hors de portée du métal cristallin et du verre, telles qu'une bonne conductivité électrique, une grande solidité, une grande élasticité, une plus grande résistance à l'usure et à la corrosion. Le verre métallique est plus résistant que l'acier et plus dur que l'acier à outils.
Une tendance à la hausse
Le verre métallique possède une résistance, une élasticité et des propriétés magnétiques exceptionnelles, et peut rester solide sans cristalliser à des températures élevées, ce qui est principalement utilisé dans l'aérospatiale et les armes militaires.
4. Fibre de polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE)
Présentation succincte
L'UHMWPE est une sorte de fibre fabriquée à partir de polyéthylène avec un poids moléculaire relatif de 1 million à 5 millions, qui est actuellement la fibre la plus résistante et la plus légère au monde. Elle est 15 fois plus résistante qu'un fil d'acier mais très légère. Elle est 40 % plus légère au maximum que des matériaux tels que l'aramide.
Une tendance croissante
L'UHMWPE est largement utilisé dans les cordages, les amarres et les filets de cordage, ainsi que dans les applications de protection de la vie, les textiles haute performance, les composites et les matériaux stratifiés. On estime que la demande mondiale annuelle d'UHMWPE sera de 60 000 tonnes au cours des cinq prochaines années et de 100 000 tonnes au cours des dix prochaines années.
5. Nanotubes de nitrure de bore
Brève introduction
Comme le carbone, le nitrure de bore peut former des feuilles d'un seul atome qui peuvent être enroulées pour former des nanotubes. Les nanotubes de nitrure de bore eux-mêmes sont aussi résistants que les nanotubes de carbone, mais le véritable avantage vient de leur capacité à adhérer fermement au polymère en se liant à lui. La résistance des nanotubes de nitrure de bore est supérieure à celle des nanotubes de carbone, environ 30 % supérieure à celle de l'interface PMMA et environ 20 % supérieure à celle de la résine époxy.
Une tendance à la hausse
Les nanotubes de nitrure de bore ont des propriétés optiques, d'excellentes propriétés de conductivité mécanique et thermique, résistent à des températures élevées et absorbent les rayonnements neutroniques, devenant ainsi des additifs efficaces pour l'amélioration mécanique ou thermique des composites à base de polymères, de céramiques et de métaux. D'autres applications des nanotubes de nitrure de bore comprennent les boucliers de protection, les isolants électriques et les capteurs.
6. Lonsdaleite
Brève introduction
La pierre de Lonsdale a été découverte dans un cratère par le géologue américain Lonsdale et définie comme un diamant météoritique hexagonal. Comme les diamants, ils sont constitués d'atomes de carbone, mais ceux-ci sont disposés dans des formes différentes. Les résultats de la simulation montrent que la pierre de Lonsdale est 58 % plus résistante à la pression que le diamant.
7. Le diamant
Brève introduction
Le diamant est la substance la plus dure que l'on trouve sur terre sous de nombreuses formes naturelles, et c'est un allotrope du carbone. La dureté du diamant correspond au niveau le plus élevé de la dureté de Mohs - grade 10. Sa microdureté est de 10000kg/mm2, ce qui est 1000 fois plus élevé que le quartz et 150 fois plus élevé que le corindon.
Une tendance croissante
Le diamant est largement utilisé dans l'industrie, principalement dans les fraises diamantées, les matrices d'étirage diamantées et les mèches diamantées.
8. Aérogel
Présentation succincte
L'aérogel est une forme de matériau solide qui présente la plus faible densité au monde. Les aérogels sont très solides et durables et peuvent résister à une pression des milliers de fois supérieure à leur masse. Ils ne fondent pas avant d'avoir atteint 1200 degrés Celsius.
Une tendance en plein essor
Les aérogels présentent de nombreuses propriétés uniques dans les domaines thermique, optique, électrique, mécanique et acoustique, et peuvent être utilisés comme matériaux d'isolation thermique, cible laser à rayons X et ICF, catalyseur, adsorbant, divers appareils électroniques, etc.
9. Carbure de silicium
Présentation succincte
Le carbure desilicium est un minéral naturel ou il est fabriqué à partir de sable de quartz, de coke de pétrole (ou de charbon), de copeaux de bois et d'autres matières premières par fusion à haute température dans un four résistif. Le carbure de silicium est dur, avec une dureté de 9,5 sur l'échelle de Mohs, ce qui le place en deuxième position après le diamant le plus dur du monde. En outre, le carbure de silicium possède une excellente conductivité thermique. C'est une sorte de semi-conducteur qui peut résister à l'oxydation à haute température.
Une tendance à la hausse
En tant que représentant typique des matériaux semi-conducteurs de troisième génération, le carbure de silicium est privilégié par les entreprises de semi-conducteurs en aval. Les dispositifs électroniques de puissance fabriqués à partir d'un substrat de carbure de silicium et d'un matériau épitaxial peuvent fonctionner dans un environnement à haute tension et à haute fréquence, avec des avantages exceptionnels en termes de performances et de vastes perspectives industrielles.
10. Araignée de Darwin
Présentation succincte
Une nouvelle espèce d'araignée, l'araignée de Darwin, a été découverte à Madagascar pour créer la toile la plus grande et la plus solide du monde. D'une largeur de 25 mètres, la toile de l'araignée est le matériau biologique le plus solide jamais étudié et 10 fois plus résistant que le kevlar de même taille.
