元問答欄目視頻美女
  1. 科技問答
  2. 答案列表

世界上最硬的物質有多硬

回答列表
世界上的物質千千萬,但都有一個共性,就是有軟硬之分。麵包比較軟,石頭就比較硬。我們用牙齒能夠很輕鬆地咬碎麵包,但卻很難咬碎石頭,比較硬的物體最明顯的表現就是不容易產生形變。
為了確定不同物質的軟硬程度,物理學家們用硬度來表示。硬度是各類材料的力學性能指標之一。當然,只有固體才有硬度,氣體和液體是沒有硬度的。比如液態水就沒有硬度,當它結成冰時就有硬度了。一般用固體對外界物體入侵的局部抵抗能力來確定硬度大小。
由於對硬度測試的標準不同,國際上有很多種硬度指標,有莫氏硬度(劃痕硬度)、布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度等十餘種。

常言道,過剛易折。硬度比較高的物體,通常韌性比較低,脆性大。比如鑽石和玻璃雖然硬度很高,但卻很容易碎。
已知地球上最硬的金屬是鉻,化學符號cr,在元素周期表中的原子序數為24。鉻的化合物都有顏色,而單質為鋼灰色金屬。鉻主要存在於鉻鉛礦中,在自然界中極少以游離狀態存在。

在常溫條件下,最硬的合金則是鎢鋼,這種材料通常被用來製作鑽頭等切削工具。

自然界中最硬的物質則是碳的同素異形體,也就是鑽石,或者叫金剛石,它比上面的說到的物體都要硬。它是地球上天然存在的最硬的物質。鑽石擁有非常穩定的晶體構造,所以非常堅硬。
同素異形體均由同一種化學元素組成,只是分子或者原子的排列方式不同。除了鑽石,碳的同素異形體還有石墨、石墨烯等。

正是因為它的硬度比自然界中大多數物質的硬度都要高,所以可以被用來製作成切割工具,可以輕鬆劃開玻璃這類硬度很高的物體。
在人造材料中,比鑽石、鉻、鎢鋼還硬的物質有很多,比如氮化碳、石墨烯、碳炔,這些超硬的物質通常並不天然存在於自然界中。氮化碳和鑽石的硬度旗鼓相當。石墨烯,大家都很熟悉,它的硬度比鑽石還硬。

碳炔則是近些年新發明的人造材料,是地球上已知最硬的材料。它由碳原子聚集形成鏈,再連接在一起所形成的材料,硬度是石墨烯的2倍。不過,這種材料的化學結構不穩定,目前還只能在實驗室中小批量製作,能否擁有實用性,還很難說。
不管是天然存在的還是人造的,上面說的這些物質都是地球上最硬的,而在廣袤無垠的宇宙中還存在遠超我們想像的超硬物質。
根據定義,物體抵抗外物侵入的能力越強,它的硬度也就越高。那麼,在宇宙中最硬的物質應該存在於中子星上。
對於一個物體,不管它由哪些元素構成,當它被不斷地壓縮再壓縮,密度就會大得驚人。物體之所以能夠被壓縮,就是因為看似密實的物體內部實際上存在很多空隙。在超強的壓力作用下,不僅物質的分子結構能被破壞掉,連原子結構也會被破壞,最終核外電子被擠壓進原子核內部,與原子核內的質子結合形成中子。當物質處於這種狀態時,就被稱作中子態。
中子星作為宇宙中已知密度第二大的天體,每立方厘米的質量高達10億噸,僅次於黑洞。有的人可能對此不理解,這麼說吧,原子核也是這個密度大小。中子星就像一個巨大的由中子構成的原子核。
當物質處於超高密度狀態時,構成該物質的粒子之間的間隙變得非常小,很難再被壓縮,好似理想狀態下的剛體,極不容易發生形變,所以硬度也會變得非常高。那麼中子星內部就擁有宇宙中硬度最高的物質。
之所以不討論黑洞中的物質,是因為科學家們目前對此基本上一無所知,黑洞中應該不存在我們所認知的物質形態了,所以硬度並不適用於黑洞中的物質。
中子星由大質量恆星在生命末期演化而來,是在超強壓力作用下形成,而這個壓力就來源於自身的重力。所以,中子星上的材料硬度雖高,卻沒辦法拿出來用,一旦一小部分處於中子態的物質脫離中子星,它的結構就會瞬間失衡,發生猛烈的爆炸。
當然,就算硬如中子星,在絕對實力面前,也會服軟。
猜你喜歡
相關推薦