Hvorfor har diamant lavere strekkfasthet enn jern?

Materialets styrke påvirkes av mangler. En perfekt jernkrystall vil være ekstremt sterk Når en sprekk begynner, er det ikke så vanskelig å få den til å komme et atom dypere. Tenk på å rive opp en plastpose. Mye lettere når riven begynner.

Skøre materialer kan være lettere å bryte fordi de strekke mindre. Det er lettere å rive et papirark enn et ark med gummi. Gummi strekker seg slik at kraften fordeles gjennom et stort område. På papir er det alt i en liten region nær tåspissen. En liten region har et mindre tverrsnittsareal. Spenningen er større for samme kraft.

Kommentarer

• Perfekt svar !! 🙂
• @ mmsser314, Så hvor faller grafen inn?

Faktisk viser dataene du presenterer at jern / stål er sprøere enn diamant. Nøyaktig strekkfasthet av diamant er ukjent, men verdier på opptil 60000 MPa er observert. Typiske verdier på strekkfasthet av jern / stål varierer fra 100 til 11000 MPa. Derfor kan diamant tåle mer enn jern / stål.

Dataene du siterer viser at diamant er sterkere enn stål, men styrke er ikke det samme som sprøhet (eller, ja, stivhet). Sprøhet er å gjøre med hvor mye energi som trengs for å bryte noe, og tar hensyn til hvor mye deformasjon det kan ta, så vel som dets styrke. Stål kan deformere mye før det går i stykker, kan diamant ikke være så diamant er sprøere enn stål, men mye sterkere.

A glassstang kan ha høyere strekkfasthet enn jern hvis den poleres riktig. Så en diamantstang med perfekt krystallgitter vil ha stor strekkfasthet. Men sannsynligvis ikke den største, kanskje en sammenrullet grafenstang ville gjort det bedre, ettersom flere av bindingene kan ta opp strekkraft samtidig. En enkel kjede av karbonatomer med dobbeltbinding mellom kan være en vinner. Men når krystaller går i stykker, er de mye bedre på den måten, da det kan være duktilt og kan forlenges. Energien som trengs for å trekke materialet i to deler, kan da være høyere for noen typer stål. Edderkoppsilke kan også fungere bra.

En perfekt krystall av diamantetset nanosmooth ville ha en mye høyere strekkfasthet enn den . I følge https://en.wikipedia.org/wiki/Fracture_mechanics er det mikroskopiske overflatesprekker som gjør at sprø faste stoffer har mye lavere styrke fordi stadig spenning er påføres den blir konsentrert ved spissens spiss. Jo lenger sprekken, jo mindre spenning er nødvendig for å forstørre spenningen ved spissens spiss for å forplante sprekken ytterligere. Når nok spenning er påført for å forplante sprekken videre, spenning kan forstørres enda lettere fordi sprekken er lengre slik at du får den rømningseffekten av sprekken som vokser med lydens hastighet i materialet, slik at objektet ser ut til å bryte øyeblikkelig. Skraping er en måte å introdusere en sprekk i en nanosmooth gjenstand og det gjør en god jobb med det, ifølge Whit3rds svar på spørsmålet mitt på Hvordan skraper et uendelig hardt spiss et amorft sprøtt materiale når det glir langs det? , begynnelsen på skrapehandlingen introduserer sprekker som deretter kan forplante seg m forstørret spenning som gjør overflaten svak nok til å bli riper enda dypere, noe som svekker overflaten ytterligere, og den prosessen fortsetter til riper er så dype at spissen ikke lenger utøver nok kraft per område for å gjøre riper dypere selv med redusert styrke som et resultat av riper.

En diamant er ikke sterkere enn stål. Det er jevnere enn stål som molekylene er mye tettere sammen, noe som for eksempel gjør det lettere for en diamantboret å motstå slitasje, for uansett hva det borer, vil det gli rundt diamantspissen. glatthet. I dag bruker imidlertid sikre kjeks en spesiell stålbor. De varer lenger enn diamantspiss på grunn av hvordan de er laget.Stål er langt tettere enn en diamant, hvert enkelt stålmolekyl veier mye mer enn et karbonatom alene.

Glatthet er mer eller mindre et triks av diamanten for å få det til å se ut som om det er titan eller noe Det er ikke bare glatt.

Stål er det sterkeste metallet vi har for øyeblikket. Det eneste problemet er at stål lages i ildfaste ildsteder der luftmolekyler og annet rusk kan smelte inn i stålet. Men stål er så sterkt at det egentlig ikke betyr så mye. Men ja, gjør stål så glatt som en diamant, og du har supermannmetall med større slitestyrke enn noen annen overflate kjent for mennesker.