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新型材料来了!比金刚石硬40倍,比纸轻1000倍!

日期: 来源:宇宙解码收集编辑:

    金刚石是世界上最硬的物质?

    其实硫化碳炔才是,其硬度比金刚石还要硬40倍,但却比纸还要轻1000倍。

    硫化碳炔可能和《三体》中的“水滴”一样无懈可击?

    物质的硬度与物质内分子原子的排列有直接关系,我们以日常生活中碳元素为例,同样是单质碳元素组成的物质,其内部各个分子直接如何排列,决定所构成物质的硬度大小。

    碳黑是碳原子杂乱无章地排列,所以炭黑的结构比较松散,基本谈不上什么硬度,用指甲盖一戳就能留下印子。

    石墨是碳原子平行单键排列,比碳黑要硬多了,但是也谈不上有多硬;

    金刚石也是由碳原子构成,内部为四键立体共用排列,如果我们拿显微镜观察就会发现,金刚石内部碳原子都是一个个的稳固三角形。在数学上我们都了解,三角形具有稳定性,所以金刚石的硬度很高。

    硫化碳炔它的内部组成成分非常的简单粗暴,是由非常多的碳原子一串一串的组成的,它的内部结构非常的紧密,金刚石放大后,内部空间还有很多三角形空洞,而硫化炭块各个原子之间的空隙非常小,这种结构是硫化炭块逆天硬度的直接原因。其硬度是一般钢铁的200倍。

    如果看过三体,你肯定会对小说里面关于“水滴”的描述感到不可思议,一颗普普通通的“水滴”,对地球人花费数百年研究建造的钢铁宇宙飞船,犹如快刀切菜一样,轻而易举就全部穿破,人类建造的钢铁巨兽,在“水滴”面前,就像纸糊的一样,没有丝毫抵抗力。

    为什么“水滴”能有这样的威力?

    原因就是“水滴”内部的分子间没有一丝一毫的间隙,三体人通过科技手段,将“水滴”内部的分子锁死,不会震动、没有缝隙、绝对的致密。科学家将“水滴”放在数千万倍高科技显微镜下,依旧看不到水滴内的分子结构,“水滴”绝对的硬度,是其最大的威力,人类毫无办法,被降维打击。

    硫化碳炔为什么这么硬与“水滴”的原理大致相同,当然硫化碳炔自然不够格与绝对硬度的“水滴”相比,我们了解下大概原理就行,比较“水滴”只存在于科幻小说里面,而硫化碳炔存在于我们真实空间里。

    硫化碳炔不光有着很高的硬度,它的重量却很轻,正是由于这些特性,在未来硫化碳炔能够施展拳脚的地方也很多,被科学家称为“材料之王”。

   

    在一些对周围环境苛刻的研究领域,比如深海探索,人的肉体绝对承受不了这种环境,科学家们需要制造出能够抵抗住上万米海水压力的潜水设备,就需能有材料制造出潜水机器人,代替人类进行深海探索,由于机器人内部有着各种精密电子元件,普通的材料无法对其进行全方位保护,硫化碳炔可能就非常适合。

    在航天领域,硬度更高,重量更轻的硫化碳炔,发挥空间更大,我们都知道发射火箭对所承载的重量有着严格要求,发射的货物越重,那所需的费用也就越高,如果采用硫化碳炔这类材料制造火箭,那火箭每次能够携带的货物那将成倍的增加,火箭的发射成本也将继续下降。

    材料的高强度与轻量化,一直是材料科学家们追求的方向,目前已经投入应用的碳纤维材料,在民航客机上广泛使用,使用碳纤维制造的飞机比普通飞机质量轻10%-20%,对飞机的燃油经济性、承重量都大有好处,如果采用硫化碳炔来设计飞机的某些部件,那保守估计整个飞机的重量将减少50%以上,想想都觉得不可思议。

    说了这么多硫化碳炔的优点与设想,可目前这种材料还仅存在于实验室,并没有使用案例,因为硫化碳炔的加工制造工艺并不成熟,无法做到批量生产,加工制造成本非常高,希望有一天科学家能突破瓶颈,让硫化碳炔早日商用。

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