Maailma kergeimad metallid. Milline loom on kõige raskem ja milline kergem?

Hiina teadlased on välja töötanud maailma kergeima materjali. Selle kaal on nii väike, et seda on lihtne lille kroonlehtedele toetada.

Materjal koosneb grafeenoksiidist ja lüofiliseeritud süsinikust. Grafeen-aerogeeli väljatöötatud käsnjas aine kaalub umbes 0,16 mg/cm3, mis teeb ainest teadaolevalt maailma kergeima tahke materjali Nobeli preemia Andrei Geim ja Konstantin Novoselov.

Selle ainulaadse materjali põhjal tehakse veel palju teaduslikke avastusi et virna kõrgus ulatub 1 millimeetrini Vaatamata oma kergusele on grafeen äärmiselt vastupidav.

Üks kilekoti paksune leht talub elevandi raskust. Grafeeni eelised ei lõpe sellega. Lisaks tugevusele ja kergusele on materjal üsna paindlik. Seda saab ilma kahjustamata venitada 20% võrra. Üks uusimaid teadlaste tuvastatud grafeeni omadusi on võime filtreerida vett, hoides kinni erinevaid vedelikke ja gaase.

Hiina teadlased tegid lihtsalt hiilgava avastuse. Just nemad paljastasid maailmale kõige kergema materjali maa peal. Selle mass on nii väike, et seda on lihtne lille kroonlehtedel hoida. Hämmastav materjal sisaldab grafeenoksiidi ja lüofiliseeritud süsinikku. Grafeenil on huvitav käsnjas struktuur ja see kaalub vaid 0,16 mg/cm3. Just tänu sellele aerogeelistruktuurile on materjal maailma kergeim tahke materjal. Selle ainulaadse avastuse jaoks ennustatakse juba palju praktilisi ja uskumatuid avastusi. Grafeen oma loomulikul kujul on kahemõõtmeline kristall. Lisaks on see kõige õhem käsitsi valmistatud materjal maa peal. Kujutage vaid ette, et 1-millimeetrise samba kõrguse saavutamiseks on vaja 3 miljonit imematerjali plaati üks ühele voltida. Kuid selline struktuur on esmapilgul habras, kuid see pole sugugi nii.
Grafeen on ka uskumatult vastupidav ja tugev. Sellise materjali leht, üks paksus kilekott, talub kergesti ühe elevandi raskust. Kuid see pole veel kõik grafeeni eelised. Lisaks hämmastavale tugevusele ja tugevusele on see ka üllatavalt paindlik. Ilma struktuuri kadumise või katkemiseta saab materjali venitada 20% kogumõõdust. Pealegi õnnestus teadlastel hiljuti avastada veel üks grafeeni ainulaadne omadus. Seda saab kasutada vee filtreerimiseks, püüdes materjali sisse mitmesuguseid kahjulikke gaase ja vedelikke.

Maailma kergeim materjal 8. jaanuar 2014

Kui jälgite maailma viimaseid uudiseid kaasaegsed tehnoloogiad, siis pole see materjal teile suur uudis. Kasulik on aga maailma kergeima materjaliga lähemalt tutvuda ja paar detaili juurde õppida.

Vähem kui aasta tagasi anti maailma kergeima materjali tiitel materjalile nimega aerografiit. Kuid see materjal ei suutnud pikka aega peopesa käes hoida, selle võttis hiljuti üle teine süsinikmaterjal, mida nimetatakse grafeeni aerogeeliks. Loodud uurimisrühm Zhejiangi ülikooli polümeeriteaduse ja -tehnoloogia osakonna laboratooriumis, mida juhib professor Gao Chao, on ülikerge grafeeniaerogeeli tihedus veidi madalam kui heeliumgaasil ja veidi kõrgem kui gaasilisel vesinikul.

Aerogeelid kui materjalide klassi töötas välja ja tootis 1931. aastal insener ja keemik Samuel Stephens Kistler. Sellest ajast alates on teadlased alates erinevad organisatsioonid korraldas selliste materjalide uurimist ja arendust, hoolimata nende kahtlasest väärtusest praktiline kasutamine. Kergeima materjali tiitli kaotas 2011. aastal mitme seinaga süsinik-nanotorudest koosnev aerogeel, mida nimetatakse "külmutatud suitsuks" ja mille tihedus on 4 mG/cm3, mis läks üle metallist mikrovõre materjaliks tihedusega 0,9 mG/cm3. Ja aasta hiljem läks kergeima materjali tiitel üle süsinikmaterjalile nimega aerografiit, mille tihedus on 0,18 mg/cm3.

Professor Chao meeskonna loodud kõige kergema materjali tiitli, grafeenaerogeeli uue kandja tihedus on 0,16 mg/cm3. Sellise kerge materjali loomiseks kasutasid teadlased üht seni hämmastavamat ja õhukesemat materjali – grafeeni. Kasutades oma kogemusi mikroskoopiliste materjalide, näiteks "ühemõõtmeliste" grafeenikiudude ja kahemõõtmeliste grafeenipaelte loomisel, otsustas meeskond lisada grafeeni kahele mõõtmele veel ühe mõõtme ja luua lahtise poorse grafeenimaterjali.

Lahustimaterjali kasutava malli valmistamise meetodi asemel, mida tavaliselt kasutatakse erinevate aerogeelide valmistamiseks, kasutasid Hiina teadlased külmkuivatusmeetodit. Vedelast täiteainest ja grafeeniosakestest koosneva cooloidi lahuse külmkuivatamine võimaldas luua süsinikupõhise poorse käsna, mille kuju järgis peaaegu täielikult etteantud kuju.

"Meie loodud ülikerge süsinikmaterjali suurus ja kuju ei ole vajalikud," ütleb professor Chao, "toodetud aerogeeli kogus sõltub ainult selle suurusest konteiner, mille maht võib olla tuhandetes kuupsentimeetrites.

Saadud grafeenaerogeel on äärmiselt tugev ja elastne materjal. See suudab imada orgaanilisi materjale, sealhulgas õli, kuni 900 korda suurema kaaluga enda kaal kõrge neeldumiskiirusega. Üks gramm aerogeeli neelab vaid ühe sekundiga 68,8 grammi õli, muutes selle atraktiivseks materjaliks kasutamiseks ookeaniõli ja naftasaaduste absorbendina.

Lisaks õli absorbendina toimimisele on grafeenaerogeelil potentsiaali kasutada energiasalvestussüsteemides katalüsaatorina keemilised reaktsioonid ja keeruliste komposiitmaterjalide täiteainena.

Osmium on praegu määratletud kui kõige raskem aine planeedil. Vaid üks kuupsentimeetrit seda ainet kaalub 22,6 grammi. Selle avastas 1804. aastal inglise keemik Smithson Tennant, kui kuld katseklaasis lahustati, jäi alles sade. See juhtus osmiumi eripära tõttu, et see ei lahustu leelistes ja hapetes.

Kõige raskem element planeedil

See on sinakasvalge metallikpulber. Looduses esineb seda seitsme isotoobina, millest kuus on stabiilsed ja üks ebastabiilne. See on veidi tihedam kui iriidium, mille tihedus on 22,4 grammi kuupsentimeetri kohta. Praeguseks avastatud materjalidest on maailma raskeim aine osmium.

See kuulub lantaani, ütriumi, skandiumi ja teiste lantaniidide rühma.

Kallim kui kuld ja teemandid

Seda kaevandatakse väga vähe, umbes kümme tuhat kilogrammi aastas. Isegi suurim osmiumiallikas, Dzhezkazgani maardla, sisaldab umbes kolme kümnemiljonilist osa. Haruldase metalli turuväärtus maailmas ulatub umbes 200 tuhande dollarini grammi kohta. Pealegi on elemendi maksimaalne puhtus puhastusprotsessi ajal umbes seitsekümmend protsenti.

Kuigi Venemaa laboritel õnnestus saada 90,4-protsendiline puhtus, ei ületanud metalli kogus mitut milligrammi.

Aine tihedus väljaspool planeeti Maa

Osmium on kahtlemata kõige liider rasked elemendid meie planeedist. Kuid kui pöörame pilgu kosmosesse, paljastab meie tähelepanu palju aineid, mis on raskemad kui meie raskete elementide "kuningas".

Fakt on see, et universumis on tingimused mõnevõrra erinevad kui Maal. Sarja gravitatsioon on nii suur, et aine muutub uskumatult tihedaks.

Kui arvestada aatomi struktuuri, leiame, et aatomitevahelise maailma kaugused meenutavad mõnevõrra ruumi, mida me näeme. Kus planeedid, tähed ja teised on üsna suurel kaugusel. Ülejäänu hõivab tühjus. Täpselt selline struktuur on aatomitel ja tugeva gravitatsiooni korral väheneb see vahemaa üsna oluliselt. Kuni ühtede elementaarosakeste “pressimiseni” teistesse.

Neutrontähed on ülitihedad kosmoseobjektid

Maast kaugemale otsides võime leida kosmose kõige raskema aine neutrontähtedest.

Need on üsna ainulaadsed kosmoseelanikud, üks võimalikest tähtede evolutsiooni tüüpidest. Selliste objektide läbimõõt on vahemikus 10–200 kilomeetrit, massiga, mis on võrdne meie Päikesega või 2–3 korda rohkem.

See kosmiline keha koosneb peamiselt neutronite tuumast, mis koosneb voolavatest neutronitest. Kuigi mõne teadlase oletuse järgi peaks see sees olema tahkes olekus, pole täna usaldusväärset teavet saada. Siiski on teada, et just neutrontähed muutuvad pärast kokkusurumispiiri saavutamist kolossaalseks energia vabanemiseks, suurusjärgus 10 43–10 45 džauli.

Sellise tähe tihedus on võrreldav näiteks tikutoosi asetatud Mount Everesti raskusega. See on sadu miljardeid tonne ühes kuupmillimeetris. Näiteks, et teha selgemaks, kui suur on aine tihedus, võtame oma planeedi massiga 5,9 × 1024 kg ja "muutame" selle neutrontäheks.

Selle tulemusena tuleb neutrontähe tiheduse võrdsustamiseks vähendada see tavalise õuna suuruseks, läbimõõduga 7-10 sentimeetrit. Ainulaadsete täheobjektide tihedus suureneb, kui liigute keskuse poole.

Aine kihid ja tihedus

Tähe välimine kiht on kujutatud magnetosfääri kujul. Otse selle all ulatub aine tihedus juba umbes ühe tonnini kuupsentimeetri kohta. Arvestades meie teadmisi Maast, edasi Sel hetkel, see on avastatud elementide raskeim aine. Kuid ärge kiirustage järeldustega.

Jätkame ainulaadsete tähtede uurimist. Neid nimetatakse ka pulsariteks, sest suur kiirus pöörlemine ümber oma telje. See erinevate objektide indikaator ulatub mitmekümnest kuni sadade pöördeteni sekundis.

Jätkame ülitihedate kosmiliste kehade uurimisega. Sellele järgneb kiht, millel on metalli omadused, kuid mis on tõenäoliselt sarnase käitumise ja struktuuriga. Kristallid on palju väiksemad, kui me näeme kristallvõre Maised ained. 1 sentimeetri pikkuste kristallide rea ehitamiseks peate välja panema rohkem kui 10 miljardit elementi. Selle kihi tihedus on miljon korda suurem kui väliskihis. See pole staari kõige raskem materjal. Edasi tuleb neutroniterikas kiht, mille tihedus on tuhat korda suurem kui eelmisel.

Neutronitähe tuum ja selle tihedus

Allpool on südamik, see on koht, kus tihedus saavutab maksimumi - kaks korda kõrgem kui pealiskiht. Põhiasi taevakeha koosneb kõigist füüsikale teadaolevatest elementaarosakestest. Sellega oleme jõudnud kosmose raskeimat ainet otsiva tähe tuumani viiva teekonna lõppu.

Missioon Universumis ainulaadse tihedusega ainete otsimisel näib olevat lõpule viidud. Kosmos on aga täis saladusi ja avastamata nähtusi, tähti, fakte ja mustreid.

Mustad augud universumis

Tähelepanu tuleks pöörata sellele, mis täna juba avatud on. Need on mustad augud. Võib-olla võivad need salapärased objektid olla kandidaadid tõsiasjale, et universumi raskeim aine on nende komponent. Pange tähele, et mustade aukude gravitatsioon on nii tugev, et valgus ei pääse välja.

Teadlaste sõnul muutub aegruumi tõmmatud aine nii tihedaks, et nendevahelised ruumid elementaarosakesed ei jää.

Kahjuks väljaspool sündmuste horisondi (nn piir, kust valgus ja mis tahes objekt gravitatsiooni mõjul lahkuda ei saa must auk) järgnevad meie oletused ja kaudsed oletused, mis põhinevad osakeste voogude emissioonidel.

Paljud teadlased viitavad sellele, et ruum ja aeg segunevad väljaspool sündmuste horisondi. Arvatakse, et need võivad olla "läbipääs" teise universumisse. Võib-olla on see tõsi, kuigi on täiesti võimalik, et väljaspool neid piire avaneb teine ruum täiesti uute seadustega. Ala, kus aeg vahetab “koha” ruumiga. Tuleviku ja mineviku asukoha määrab lihtsalt järgimise valik. Nagu meie valik, kas minna paremale või vasakule.

On potentsiaalselt võimalik, et universumis on tsivilisatsioone, kes on valdanud ajas rändamist läbi mustade aukude. Võib-olla avastavad planeedi Maa inimesed tulevikus ajas rändamise saladuse.

Kui seisate silmitsi keele õppimise ülesandega, mõtlete sageli, milline keel on kõige lihtsam? TravelAsk otsustas teha väikese valiku.

Kuidas määrati lihtsaimad keeled

Välisministeerium liigitab lihtkeelteks need, mis nõuavad ligikaudu 600 tundi õppimist. kindlasti, me räägime kvaliteedi omamise kohta.

Esiteks viitavad nad lihtsad keeled germaani ja ladina keelerühmad. Kuid saksa keel ise saab olema keerulisem: keskmiselt peate selle piisavaks valdamiseks kulutama õppimisele umbes 750 tundi. Siinne grammatika on üsna keeruline.

Kuid ärge unustage, et raskusaste on siiski igaühe jaoks individuaalne ja sõltub enamikul juhtudel isiklikust motivatsioonist ja huvist.

inglise keel

Inglise keelt peetakse üheks lihtsamaks keeleks. Otsustage ise: selle grammatika pole nii keeruline, sellel pole juhtumeid ega sugu ning sõnu pole vaja kooskõlastada. Ja sõnad ise on üsna lühikesed ja sisutihedad. Lisage sellele kõigele selle laialdane kasutus: seda räägitakse peaaegu kõikjal. Noh, vedajad inglise keeles kes elavad erinevad nurgad planeedid on välismaalaste vigade suhtes täiesti rahulikud.

prantsuse keel

Prantslased räägivad nii, nagu nad laulaksid, kas pole? Aga väljastpoolt tundub, et talle ei saa läheneda, selline hääldus... Aga asjatundjate hinnangul ainult näib. Lõppude lõpuks, palju sõnu prantsuse keel sarnased ingliskeelsetele. Lisaks on see keel väga populaarne ja seda kasutatakse paljudes kohtades.

hispaania keel

Hispaania keel on võib-olla üks lihtsamini õpitavaid keeli. See on väga sarnane inglise keelega ja selle kirjapilt on palju lihtsam: kirjutan nii, nagu kuulen. Paljud vene keelt emakeelena kõnelevad inimesed, kes õpivad esimesest klassist peale sõnavara õigekirja pähe, kadestavad seda reeglit ainult)

Noh, hispaania keel on üsna populaarne ja selle hääldus on lihtne. Nii ka grammatika.

Itaalia keel

Teine meie reitingus sisalduv keel on itaalia keel. Juhtumeid pole, hääldus on üsna lihtne, rõhuasetus on fikseeritud. Noh, keel ise on ladina juurtega, nii et see on paljudele tuttav. See on seotud ka hispaania keelega, nii et kui soovite saada polüglotiks, siis sarnaste keelte valimine aitab teil oma eesmärki kiiremini saavutada. lühiajaline)

esperanto

Noh, kõige rohkem lihtsas keeles Esperanto keelt loetakse õpituks. Mõni võib selle keele olemasolust isegi üllatuda, aga jah, see on olemas. Ja kas sa tead, miks see on kõige lihtsam? Kuna see töötati välja spetsiaalselt iga inimese teise keelena, kutsuti seda isegi algselt nii - rahvusvaheliseks või inimkeeleks. Erinevatel hinnangutel räägib seda sada tuhat kuni kümme miljonit inimest.

Esperanto grammatika on väga lihtne, erandeid pole üldse. Ja loomulikult on selle vaieldamatu eelis see, et see on neutraalne, kuna see ei ole seotud ühegi riigiga. Võib-olla on selle ainus puudus see, et see pole nii laialt levinud kui inglise keel).