Proč má diamant nižší pevnost v tahu než železo?

Pevnost materiálů je ovlivněna vadami. Dokonalý krystal železa by byl extrémně silný . Jakmile prasklina začne, není tak těžké ji posunout o jeden atom hlouběji. Pomyslete na roztržení plastového sáčku. Mnohem jednodušší, jakmile slza začne.

Křehké materiály se dají snadněji rozbít, protože méně se roztahuje. Je snazší trhat list papíru než list gumy. Guma se táhne, takže síla je rozložena na velkou oblast. Na papíře je to všechno v malé oblasti blízko špičky slzy. Malá oblast má menší průřezovou plochu. Napětí je větší pro stejnou sílu.

Komentáře

• Dokonalá odpověď !! 🙂
• @ mmsser314, tak kam spadá grafen?

Vámi předložená data ukazují, že železo / ocel je křehčí než diamant. Přesná pevnost v tahu diamantu není známa, byly však pozorovány hodnoty až 60000 MPa. Typické hodnoty pevnosti v tahu železa / oceli se pohybují od 100 do 11 000 MPa. Proto diamant vydrží víc než železo / ocel.

Data, která citujete, ukazují, že diamant je silnější než ocel, ale pevnost není stejná jako křehkost (nebo skutečně tuhost). Křehkost souvisí s tím, kolik energie je potřeba k rozbití něčeho, a bere v úvahu množství deformace, které může trvat, a její pevnost. Ocel se může deformovat mnohem dříve, než se zlomí, diamant nemůže „a tak je diamant křehčí než ocel, ale mnohem silnější.

A skleněná tyč může mít vyšší pevnost v tahu než železo, pokud je správně vyleštěna. Takže diamantová tyč s dokonalou krystalovou mřížkou bude mít velkou pevnost v tahu. Ale pravděpodobně ne největší, možná by se lépe hodila svinutá grafenová tyč, protože více vazeb může současně pojmout tahovou sílu. Vítězem může být jednoduchý řetězec atomů uhlíku s dvojnými vazbami. Ale když se krystaly rozbijí, rozbijí se, ocel je tak mnohem lepší, protože může být tvárná a může se protahovat. Energie potřebná k roztažení materiálu na dva kusy pak může být u některých druhů oceli vyšší. Spider hedvábí může také dobře fungovat.

Dokonalý krystal diamantu vyleptaného nanosmooth by měl mnohem vyšší pevnost v tahu než ten . Podle https://en.wikipedia.org/wiki/Fracture_mechanics jsou to mikroskopické povrchové trhliny, díky nimž mají křehké pevné látky mnohem nižší pevnost, protože napětí je vždy aplikovaný na něj se koncentruje na špičce trhliny. Čím delší je trhlina, tím menší napětí je potřeba k zvětšení napětí na špičce trhliny k dalšímu šíření trhliny. Jakmile je aplikováno dostatečné napětí k dalšímu šíření trhliny, napětí lze zvětšit ještě snadněji, protože trhlina je delší, takže získáte únikový efekt trhliny rostoucí rychlostí zvuku v materiálu, díky kterému se objekt okamžitě rozpadne. Škrábání je jedním ze způsobů, jak vložit trhlinu do nanosmooth objektu a dělá to dobrou práci, protože podle Whit3rdovy odpovědi na moji otázku na Jak nekonečně tvrdý hrot poškrábe amorfní křehký materiál, když se po něm sklouzne? , začátek škrábání zavádí praskliny, které se pak mohou šířit sem a tam m zvětšené napětí, díky kterému je povrch dostatečně slabý na to, aby byl poškrábán ještě hlouběji, což povrch dále oslabuje a tento proces pokračuje, dokud není škrábnutí tak hluboké, že špička již nevyvíjí dostatečnou sílu na plochu, aby se škrábance prohloubilo i při snížené pevnosti v důsledku poškrábání.

Diamant není silnější než ocel. Je „hladší než ocel, protože jeho molekuly jsou k sobě mnohem těsnější, což usnadňuje například vrták s diamantovým hrotem, který odolá opotřebení, protože ať už vrtání kolem diamantového hrotu klouže cokoli“ “ hladkost. V dnešní době však bezpečné crackery používají speciální vrták s ocelovým hrotem. Vydrží déle než diamantové špičky kvůli tomu, jak jsou vyrobeny.Ocel je mnohem hustší než diamant, každá jednotlivá molekula oceli váží mnohem více než samotný atom uhlíku.

Hladkost je víceméně trik diamantu, aby vypadal jako titan nebo něco podobného . „Není to, je to jen hladké.

Ocel je nejsilnější kov, jaký v současné době máme. Jediným problémem je, že ocel se vyrábí v žáruvzdorných materiálech pod širým nebem, kde mohou do oceli vnikat molekuly vzduchu a jiné nečistoty. Ale ocel je tak silná, že na ní opravdu tolik nezáleží. Ale ano, udělejte ocel hladkou jako diamant a máte supermanský kov s větší odolností proti opotřebení než jakýkoli jiný povrch známý člověku.