Kuram materiālam ir vislielākā stiepes izturība?

Materiāls ar vislielāko stiepes izturību ir oglekļa nanocaurules šķiedra. Tas ir arī stingrākais zināmais materiāls ar ārkārtīgi augstu elastības moduli, kas nozīmē, ka tas nestiepjas viegli. Oglekļa nanocaurules var vizualizēt kā grafēna loksnes, kas saritinātas cilindros, kas ir tikai molekulas platumā.
Šiem cilindriem var būt vienas sienas (SWNT vai vienas sienas oglekļa nanocaurules) vai vairākas sienas (MWNT vai daudzsienu oglekļa nanocaurules). Daudzsienu oglekļa nanocaurules ir izmērītas kā materiāls ar vislielāko stiepes izturību, mērot pie 63 GPa (gigapaskāliem) atomu mēroga testēšanai, kas ir krietni zem teorētiskā maksimuma 300 GPa. Zinātnieki vēl nav spējuši radīt šo stiepes izturību beztaras materiālos, lai gan darbs turpinās un šķiet, ka panākumi ir iespējami.

Atšķirībā no oglekļa nanocaurulēm, tērauda ar augstu oglekļa saturu stiepes izturība ir aptuveni 1.2 GPa. Lielapjoma oglekļa nanocaurules šķiedra ir izveidota ar stiepes izturību 1.6 GPa, kas ir lielākā stiepes izturība no jebkuras dabiskās vai mākslīgās šķiedras, kas pārsniedz lielumu. Nākamo dažu desmitgažu laikā šķiet ticami turpmāki uzlabojumi par vēl vienu lielumu. Oglekļa nanocaurules šķiedra ir tik spēcīga, ka 50,000 31,070 km garu (XNUMX XNUMX jūdzes) šķiedras vadu varētu izstiept no Zemes virsmas ģeosinhronajā orbītā, un tā nepārtrūktu. Šī koncepcija ir pazīstama kā kosmosa lifts.

2007. gada maijā ASV Jūras spēku finansētajiem pētniekiem izdevās izveidot oglekļa nanocaurules, kuru garums pārsniedz 2 mm, kas ir līdz šim garākās. Šo nanocauruļu garuma un platuma attiecība ir aptuveni 900,000 1 pret 15. Nav saprotams, ka flote ir ieinteresēta šķiedrās ar pēc iespējas lielāku stiepes izturību, jo tā izmanto virves daudziem mērķiem, piemēram, pietauvošanai, kravas nostiprināšanai utt. Spēcīgākas šķiedras ļautu iegremdēt. ROV (attālināti vadāmi transportlīdzekļi), lai sver vairāk, ceļotu dziļāk un būtu uzticamāk piesaistīti to bāzes stacijām, kas ir svarīgi, ņemot vērā Japānas ROV XNUMX miljonu ASV dolāru vērtībā, kas ir viena no vismodernākajām pasaulē, kas nesen tika zaudēta spēcīga vētra. Tādējādi šķiedras ar vislielāko stiepes izturību veicinātu mūsu spēju izpētīt okeāna dibenus.

Līdzīgas priekšrocības varētu izplatīties visās inženierzinātņu un dizaina jomās. Tiltus varētu padarīt daudz stiprākus, ja oglekļa nanocaurules šķiedra kļūtu pieejamāka. Pašlaik tas maksā simtiem vai tūkstošiem dolāru par gramu, bet pēdējos gados izmaksas ir eksponenciāli samazinājušās.