Lassen Sie mich zunächst die Zugfestigkeit beider Substanzen angeben:
Diamond: 1600 MPa Steel : 2617 MPa Wie ihr wissen solltet, ist die Zugfestigkeit, wie stark ein Material gespannt oder gezogen werden kann, bevor es bricht. Die obigen Daten zeigen, dass Diamant spröder als Stahl ist. Aber ich dachte, ein Diamant ist das stärkste natürliche Objekt auf diesem Planeten. Wie kann es spröder sein als etwas, das von Menschen gemacht ist? Widerstehen die 4 starken kovalenten Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen nicht dem Zug und tragen eine enorme Menge an Gewicht durch?
Kommentare
- Am härtesten, nicht am stärksten.
Antwort
Die Festigkeit von Materialien wird durch Defekte beeinflusst. Ein perfekter Eisenkristall wäre extrem stark Sobald ein Riss beginnt, ist es nicht so schwer, ihn ein Atom tiefer vorzurücken. Denken Sie daran, eine Plastiktüte aufzureißen. Sobald der Riss beginnt, ist es viel einfacher.
Spröde Materialien können leichter zu brechen sein, weil sie Dehnen Sie weniger. Es ist einfacher, ein Blatt Papier zu reißen als ein Blatt Gummi. Gummi dehnt sich so, dass die Kraft über einen großen Bereich verteilt wird. Bei Papier befindet sich alles in einem kleinen Bereich nahe der Spitze des Risses. Ein kleiner Bereich hat eine kleinere Querschnittsfläche. Die Spannung ist bei gleicher Kraft größer.
Kommentare
- Perfekte Antwort !! 🙂
- @ mmsser314, Wo fällt Graphen hin?
Antwort
Tatsächlich zeigen die von Ihnen präsentierten Daten, dass Eisen / Stahl spröder als Diamant ist. Die genaue Zugfestigkeit von Diamant ist nicht bekannt, es wurden jedoch Werte von bis zu 60000 MPa beobachtet. Typische Werte für Zugfestigkeit von Eisen / Stahl variieren von 100 bis 11000 MPa. Daher kann Diamant mehr als Eisen / Stahl standhalten.
Antwort
Die von Ihnen angegebenen Daten zeigen, dass Diamant stärker als Stahl ist, aber Festigkeit ist nicht dasselbe wie Sprödigkeit (oder sogar Steifheit). Sprödigkeit hängt davon ab, wie viel Energie benötigt wird, um etwas zu brechen, und berücksichtigt das Ausmaß der Verformung, die es aufnehmen kann, sowie seine Festigkeit. Stahl kann sich verformen viel bevor Diamant bricht, kann Diamant „t und so ist Diamant spröder als Stahl, aber viel stärker.
Antwort
A. Glasstab kann eine höhere Zugfestigkeit als Eisen haben, wenn er richtig poliert wird. Ein Diamantstab mit einem perfekten Kristallgitter hat also eine große Zugfestigkeit. Aber wahrscheinlich nicht das Beste, vielleicht würde ein aufgerollter Graphenstab besser funktionieren, da mehr Bindungen gleichzeitig Zugkraft aufnehmen können. Eine einfache Kette von Kohlenstoffatomen mit Doppelbindungen dazwischen kann ein Gewinner sein. Aber wenn Kristalle brechen, brechen Stahl auf diese Weise viel besser, da er duktil sein und sich verlängern kann. Die Energie, die benötigt wird, um das Material in zwei Teile zu ziehen, kann dann für einige Stahlsorten höher sein. Spinnenseide kann auch eine gute Leistung erbringen.
Antwort
Ein perfekter Kristall aus diamantgeätztem Nanosmooth hätte eine viel höhere Zugfestigkeit als dieser . Laut https://en.wikipedia.org/wiki/Fracture_mechanics sind es mikroskopische Oberflächenrisse, die dazu führen, dass spröde Feststoffe eine viel geringere Festigkeit aufweisen, da die Spannung immer geringer ist Das Aufbringen wird an der Spitze des Risses konzentriert. Je länger der Riss ist, desto weniger Spannung wird benötigt, um die Spannung an der Spitze des Risses zu vergrößern und den Riss weiter auszubreiten. Sobald genügend Spannung angelegt wird, um den Riss weiter auszubreiten, wird die Spannung kann noch einfacher vergrößert werden, da der Riss länger ist, sodass der außer Kontrolle geratene Effekt des Risses mit der Schallgeschwindigkeit im Material wächst und das Objekt sofort zu brechen scheint. Kratzen ist eine Möglichkeit, einen Riss in ein nanosmattes Objekt einzuführen Das macht einen guten Job, denn laut Whit3rds Antwort auf meine Frage unter Wie kratzt eine unendlich harte Spitze ein amorphes sprödes Material, wenn es darüber gleitet? führt der Beginn des Kratzvorgangs zu Rissen, die sich dann ausbreiten können m vergrößerte Spannung, die die Oberfläche schwach genug macht, um noch tiefer zerkratzt zu werden, wodurch die Oberfläche weiter geschwächt wird und dieser Prozess so lange andauert, bis der Kratzer so tief ist, dass die Spitze nicht mehr genug Kraft pro Bereich ausübt, um den Kratzer trotz der verringerten Festigkeit tiefer zu machen als Folge von Kratzern.
Antwort
Ein Diamant ist nicht stärker als Stahl. Es ist glatter als Stahl, da seine Moleküle viel enger zusammenliegen, was es beispielsweise für einen Bohrer mit Diamantspitze einfacher macht, Verschleiß zu widerstehen, da alles, was gebohrt wird, um die Diamantspitze rutscht. s Glätte. Heutzutage verwenden sichere Cracker jedoch einen speziellen Stahlbohrer. Sie halten länger als Diamantspitzen, weil sie so hergestellt werden.Stahl ist weitaus dichter als ein Diamant, wobei jedes einzelne Stahlmolekül viel mehr wiegt als ein Kohlenstoffatom allein.
Glätte ist mehr oder weniger ein Trick des Diamanten, um ihn wie Titan oder so aussehen zu lassen Es ist nicht nur glatt.
Stahl ist das stärkste Metall, das wir derzeit haben. Das einzige Problem ist, dass Stahl in feuerfesten Materialien unter freiem Himmel hergestellt wird, in denen Luftmoleküle und andere Ablagerungen in den Stahl schmelzen können. Aber Stahl ist so stark, dass es nicht wirklich wichtig ist. Aber ja, machen Sie Stahl so glatt wie einen Diamanten, und Sie haben Superman-Metall mit einer höheren Verschleißfestigkeit als jede andere dem Menschen bekannte Oberfläche.