Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Karbin - nowy mistrz wytrzymałości

Recommended Posts

Grafen, uznawany za najbardziej wytrzymały materiał znany człowiekowi, nie zdążył wejść do masowej produkcji, a został zdetronizowany przez swojego węglowego krewniaka - karbin. Nowy, teoretycznie przewidywany, materiał to prosty łańcuch pojedynczych atomów, a mimo to przewyższa wszystkie inne materiały. Obliczenia wykazały, że karbin ma dwukrotnie większą wytrzymałość na rozciąganie niż grafen, a jego sztywność rozciągania jest trzykrotnie większa niż diamentu. Karbin jest stabilny w temperaturze pokojowej, a gdy jego nici przechowywane są razem, krzyżują się w sposób przewidywalny.

 

Karbin tworzą powtarzające sekwencje atomów węgla utrzymywanych przez naprzemienne pojedyncze i potrójne wiązania. Taki układ nazywany jest strukturą jednowymiarową, gdyż nic innego nie jest dołączone do nici grubości pojedynczego atomu. Grafen, który istnieje w płachtach, jest dwuwymiarowy, ponieważ ma długość i szerokość, ale grubość płachty wynosi jeden atom.

 

Dotychczas przeprowadzone badania sugerują, że najbardziej wytrzymałą formą karbinu byłyby dwie splątane ze sobą nici. Karbin wydaje się materiałem stabilnym w temperaturze pokojowej, który można będzie wykorzystać w praktyce. Dotychczas nie są znane właściwości elektryczne karbinu. Jak pamiętamy, grafen jest uważany za następcę krzemu. Wciąż nie wiadomo, czy karbin będzie można wykorzystać w elektronice.

 

Uczeni zauważyli już jedną, nieprzewidzianą, bardzo obiecującą właściwość karbinu. Materiał może tworzyć wiązania z bocznymi łańcuchami, a proces tworzenia i rozrywania tych wiązań może zostać wykorzystany do przechowywania i uwalniania energii. Tym samym karbin może być niezwykle kompaktowym materiałem do przechowywania energii, gdyż jego molekuły mają średnicę pojedynczego atomu, a wytrzymałość materiału sugeruje, że możliwe będzie wielokrotne tworzenie i rozrywanie wiązań bez ryzyka rozpadu samej molekuły.

 

Wszystko wskazuje na to, że rozciąganie czy skręcanie karbinu zmienia jego właściwości elektryczne. Teoretycy zaproponowali nawet umieszczenie na końcach molekuły specjalnych "uchwytów", które pozwoliłyby na szybkie i łatwe zmienianie przewodnictwa czy szerokości pasma wzbronionego karbinu. Trzeba przy tym pamiętać, że rozciąganie karbinu będzie trudniejsze niż rozciąganie diamentu.

 

Niestety wszystkie znane i nieznane jeszcze wspaniałe właściwości karbinu nie zdadzą się na nic, jeśli materiału nie będziemy potrafili łatwo i tanio produkować w dużych ilościach. Dopiero kolejne miesiące i lata pokażą, czy wykorzystamy potencjał tego materiału.

 

Dotychczas niektóre laboratoria naukowe donosiły o uzyskaniu karbinu, jednak materiał był niezwykle niestabilny. Część chemików uważa też, że jeśli zetkniemy ze sobą dwie nici karbinu, dojdzie do eksplozji. By się o tym przekonać musimy poczekać, aż uda się uzyskać przewidzianą teoretycznie stabilną formę karbinu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Prześcignę naukowców w kolejnym odkryciu. Mam pomysł na jeszcze wytrzymalszy materiał. Jeśli jednowymiarowy karbin jest wytrzymalszy od dwuwymiarowego grafenu, to jeszcze bardziej wytrzymały będzie węglowy materiał zerowymiarowy, czyli po prostu atom węgla. Nobla możecie sobie zostawić, wystarczy mi te pare milionów, które do niej dołączają.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Karbin ma jedną podstawową wadę ograniczającą jego zastosowanie.

Mianowicie przy ekspozycji na UV jego wytrzymałość bardzo szybko spada.

 

Seryjna produkcja kamizelek kuloodpornych zakończyła się wycofaniem ich z rynku, gdy kilku policjantów zginęło - okazało się, że karbin użyty w kamizelkach w wyniku przetarć materiałów wierzchniej warstwy przestał chronić użytkowników.

 

Zróbmy sobie teraz coś z karbinu - trochę słońca, trach i nici z wytrzymałości.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pomyliłeś chyba karbin z kevlarem. Bywa, ale kevlarowe głośniki są cudowne (no chyba, że wypalisz do takowych z magnum 44).

Seryjna produkcja kamizelek kuloodpornych zakończyła się wycofaniem ich z rynku, gdy kilku policjantów zginęło - okazało się, że karbin użyty w kamizelkach w wyniku przetarć materiałów wierzchniej warstwy przestał chronić użytkowników.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Inżynieria kosmiczna ciągle poszukuje materiału, który pozwalałby na zbudowanie "windy kosmicznej". Trywializując, poszukiwany jest materiał na linę, która mogłaby połączyć satelitę geostacjonarnego z punktem na ziemi. Idąc dalej, na tej linie możnaby wciągać towary, ludzi na orbity wokółziemskie. Tą samą drogą możnaby sprowadzać na ziemię obiekty z orbity.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest jeden problem.

 

Odporność tego materiału na zmiany temperatury będzie prawdopodobnie bardzo mała. Brak jakichkolwiek bocznych odgałęzień sprawi, że pojedyncza nić nie będzie mogła w żaden sposób ustabilizować się w oparciu o inne obiekty. Podobnie rzecz się ma w przypadku polietylenu: brak bocznych odgałęzień sprawia, że jest niezwykle wrażliwy na podgrzewanie, podczas gdy np. polipropylen i PTFE radzą sobie z wysokimi temperaturami znacznie lepiej.

 

Oczywiście to nie przekreśla hipotetycznego karbinu jako materiału konstrukcyjnego, ale mocno ogranicza jego zastosowanie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest jeden problem.

(...)Brak jakichkolwiek bocznych odgałęzień sprawi, że pojedyncza nić nie będzie mogła w żaden sposób ustabilizować się w oparciu o inne obiekty.

 

Tak,jeżeli mówimy o materiale jednorodnym.

Karbin może być przecież jedną z faz (np jak kevlar czy włókna węglowe) w materiałach kompozytowych ( np laminatach epoksydowych), a wtedy wypadkowe własności, mogą być rewelacyjne.

Jednak wytrzymałość termiczna cały czas niepewna :-(

Share this post


Link to post
Share on other sites
Pomyliłeś chyba karbin z kevlarem. Bywa, ale kevlarowe głośniki są cudowne (no chyba, że wypalisz do takowych z magnum 44).

 

Fakt - pomyliłem - ale nie z kevlarem lecz z zylonem :-)

Share this post


Link to post
Share on other sites

No właśnie, wszystko bardzo pięknie, tylko, że w artykule jest mowa o tych właściwościach w temperaturze pokojowej. A w innej?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


×
×
  • Create New...