人類已知的十大最強(qiáng)韌材料

       1.石墨烯  Graphene

       簡(jiǎn)介：石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀二維平面薄膜，是從石墨中剝離的單層片狀結(jié)構(gòu)，也是目前已知最薄的一種新材料。抗拉強(qiáng)度和彈性模量分別為125Gpa和1.1TPa，其強(qiáng)度為普通鋼的100倍，用石墨烯制成的包裝袋，可以承受大約2噸的重量，是目前已知的強(qiáng)度最大的材料。

       發(fā)展趨勢(shì)：2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得以后，全球石墨烯專利申請(qǐng)開始急劇增加，未來(lái)有望在電子、儲(chǔ)能、催化劑、傳感器、光電透明薄膜、超強(qiáng)復(fù)合材料以及生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域應(yīng)用.

       主要研究公司：Graphene Technologies、GrapheneIndustries、XG Sciences、大富科技、東旭光電、中國(guó)寶安、ST烯碳、寶泰隆、方大碳素等。

       2.碳納米管 Carbon Nanotube

       簡(jiǎn)介：碳納米管是一種呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管的一維量子材料，可以看做是石墨烯片層卷曲而成，按照石墨烯片的層數(shù)可分為：?jiǎn)伪谔技{米管（SWCNT）和多壁碳納米管（MWCNTs）。碳納米管具有良好的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到50～200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個(gè)數(shù)量級(jí)；它的彈性模量可達(dá)1TPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。

       發(fā)展趨勢(shì)：自90年代發(fā)現(xiàn)以來(lái)，碳納米管相關(guān)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，大量用于制造復(fù)合材料和薄膜、透明導(dǎo)體、熱界面、防彈衣、風(fēng)渦輪機(jī)葉、功能器件的電極和催化劑載體等。

       主要研究公司：Bayer Materials Science AG, Toray Industries Inc., Unidym. Inc., 深圳納米港有限公司、深圳烯灣科技有限公司、山東大展碳納米管有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司等。

       3.金屬玻璃 Metallic Glass

       簡(jiǎn)介：金屬玻璃又稱非晶態(tài)金屬，通常為合金，具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，這種雙重結(jié)構(gòu)決定了其擁有晶態(tài)金屬和玻璃許多無(wú)法企及的性質(zhì)，如良好的導(dǎo)電性，高強(qiáng)度，高彈性，更耐磨和腐蝕。金屬玻璃的強(qiáng)度高于鋼，硬度超過(guò)高硬工具鋼。

       發(fā)展趨勢(shì)：超級(jí)強(qiáng)力、彈力和磁力特質(zhì)，且較為大塊，保持固體而不會(huì)在高溫下結(jié)晶的金屬玻璃，主要在引用在航天領(lǐng)域及軍用武器。

       主要研究公司及機(jī)構(gòu)：Glassimetal Technology Inc.，日本東北大學(xué)金屬材料研究所，美國(guó)加州理工學(xué)院等。

       4.超高分子量聚乙烯纖維UHMWPE

       簡(jiǎn)介：超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）是由相對(duì)分子質(zhì)量在100萬(wàn)到500萬(wàn)的聚乙烯紡成的纖維，是目前世界上強(qiáng)度最高與比重最輕的纖維，其強(qiáng)度比鋼絲高15倍，但是很輕，最多可比芳綸等材料輕40%。

       發(fā)展趨勢(shì)：從繩索、系纜和繩網(wǎng)，到生命防護(hù)應(yīng)用、高性能紡織品、復(fù)合材料、層壓材料，應(yīng)用范圍極其廣泛。未來(lái)5年和10年內(nèi)世界UHMWPE的年需求量將分別在6萬(wàn)噸和10萬(wàn)噸。

       主要研究公司：荷蘭DSM公司，美國(guó)Honeywell公司，日本三井化學(xué)，上海斯瑞聚合體科技有限公司，湖南中泰特種裝備有限責(zé)任公司，寧波大成新材料股份有限公司等。

       5.氮化硼納米管 Boron Nitride Nanotubes

       簡(jiǎn)介：氮化硼和碳一樣，可以形成單原子層薄片，將其卷曲之后便可形成納米管。氮化硼納米管自身的強(qiáng)度和碳納米管相當(dāng)，但是其真正的優(yōu)勢(shì)來(lái)自于當(dāng)其和高分子材料結(jié)合時(shí)，它可以牢牢粘在聚合物材料上。氮化硼納米管材料的強(qiáng)度都比碳納米管的強(qiáng)度高，比PMMA界面高30%左右，而比環(huán)氧樹脂高20%左右。

       發(fā)展趨勢(shì)：氮化硼納米管具有光性能、優(yōu)良的機(jī)械和熱導(dǎo)性質(zhì)，并能經(jīng)受高溫，而且，能吸收中子輻射，成為聚合物、陶瓷和金屬?gòu)?fù)合材料的機(jī)械或熱強(qiáng)化的有效添加劑。氮化硼納米管額外的應(yīng)用包括作為防護(hù)盾，電絕緣體和傳感器。

       主要研究公司： 美國(guó)BNNT LLC., 武漢化工新材料工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司等。

       6.朗斯代爾石Lonsdaleite

       簡(jiǎn)介：朗斯代爾石由美國(guó)地質(zhì)學(xué)家朗斯代爾在一個(gè)隕石坑發(fā)現(xiàn)，并定義為六方晶系隕石鉆石，它與鉆石一樣，都是由碳原子構(gòu)成，但它們的碳原子卻以不同形狀排列，經(jīng)過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，朗斯代爾石的抗壓能力比鉆石高出58%。

       7.金剛石 Diamond

       簡(jiǎn)介：金剛石是目前在地球上發(fā)現(xiàn)的眾多天然存在中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，是碳元素的同素異形體。金剛石硬度為摩氏硬度最高級(jí)第十級(jí)，顯微硬度10000kg/mm2，比石英高1000倍，比剛玉高150倍。

       發(fā)展趨勢(shì)：金剛石在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛，主要集中在金剛石刀具，拉絲模用金剛石，金剛石鉆頭，近十多年來(lái)，中國(guó)生產(chǎn)金剛石工具的企業(yè)發(fā)展很快，年銷售收入增長(zhǎng)率高達(dá)15%。

       主要研究公司：日本富士華，Tyrolit，Saint Gobain， 山特維克， 日本往友，黃河旋風(fēng)，豫金剛石，四方達(dá)等。

       8.氣凝膠 Aerogel

       簡(jiǎn)介：Aerogel氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度最小的固體。密度為3kg/每立方米。氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達(dá)到1200攝氏度時(shí)才會(huì)熔化。

       發(fā)展趨勢(shì)：氣凝膠在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和聲學(xué)等領(lǐng)域顯示許多奇特的性能，可作為保溫隔熱材料、ICF以及X光激光靶、催化劑、吸附劑、各類電子器件等等具有優(yōu)秀性能材料。

       主要研究公司及機(jī)構(gòu)：德國(guó)巴斯夫公司、德國(guó)維爾茲堡大學(xué)、美國(guó)勞倫茲·利物莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，法國(guó)蒙彼利埃材料研究中心，納諾科技有限公司，光訂購(gòu)埃力生高新科技有限公司，弘大科技（北京）股份公司。

       9.碳化硅 Silicon carbide

       簡(jiǎn)介：碳化硅在大自然中為天然礦物莫桑石，或者用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑等原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅硬度很大，摩氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

       發(fā)展趨勢(shì)：碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，受到半導(dǎo)體下游企業(yè)的青睞，利用碳化硅單晶襯底和外延材料制作的電力電子器件可在高電壓，高頻率環(huán)境下工作，性能優(yōu)勢(shì)突出，產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

       主要研究公司及機(jī)構(gòu)：Silicon Carbide Products Inc., 美國(guó)Cree公司，河北同光晶體有限公司、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、廈門芯光潤(rùn)澤科技有限公司等。

       10.達(dá)爾文吠蛛絲 Darwin'sdark spider

       簡(jiǎn)介：據(jù)報(bào)道，科學(xué)家在馬達(dá)加斯加島發(fā)現(xiàn)蜘蛛新物種達(dá)爾文吠蛛，能編織出世界上最大、也是最堅(jiān)實(shí)的蛛網(wǎng)，這種蜘蛛織出的蛛網(wǎng)寬度達(dá)25米，是迄今為止研究過(guò)的最強(qiáng)生物材料，是相同尺寸的凱夫拉纖維強(qiáng)度的10倍。

世界上最貴的十大材料

       1.反物質(zhì)

       簡(jiǎn)介：反物質(zhì)，在粒子物理學(xué)里是由反粒子組成，反粒子是任意具有相同質(zhì)量卻帶有相反電荷的粒子。反物質(zhì)和物質(zhì)是相對(duì)立的，會(huì)如同粒子與反粒子結(jié)合一樣，導(dǎo)致兩者湮滅并釋放出高能光子或伽馬射線。生產(chǎn)1克反物質(zhì)將需要2500萬(wàn)億千瓦時(shí)的能量和超過(guò)1千萬(wàn)億美元的成本，由此不難想象，人造反物質(zhì)是多么地珍稀。

       用途：反物質(zhì)是最理想的宇宙飛船能源，據(jù)計(jì)算，一粒鹽粒大小的10毫克反質(zhì)子便可產(chǎn)生相當(dāng)于200噸化學(xué)燃料的推進(jìn)能量。

       2.內(nèi)嵌富勒烯 Endohedral Fullerenes 1億英鎊/克

       簡(jiǎn)介：內(nèi)嵌富勒烯于1985年首次被發(fā)現(xiàn)，是一種球形碳納米結(jié)構(gòu)，由60個(gè)原子組成一個(gè)緊湊的富勒烯籠，里面包含非金屬單質(zhì)或簡(jiǎn)單分子，如氮、磷和氦等。由于生產(chǎn)、分離、純化和保存過(guò)程極其困難，使得其價(jià)格高昂。

       用途：目前，科學(xué)家正在研究將內(nèi)嵌富勒烯用于原子鐘的可能性，可應(yīng)用于車載定位系統(tǒng)，大幅度提高GPS定位精度。

主要研究公司及機(jī)構(gòu)：牛津大學(xué)（牛津大學(xué)碳材料設(shè)計(jì)公司），中國(guó)科學(xué)院，北京大學(xué)等。

       3.锎 Californium 2700萬(wàn)美元/克

       簡(jiǎn)介：锎（Californium）是一種放射性金屬元素，屬于錒系元素，是第六個(gè)被人工合成出來(lái)的超鈾元自然界能自行產(chǎn)生的元素中質(zhì)量最高的。

       用途：同位素锎-252可被用于中子距離治療來(lái)治療癌癥病人，由于可以只局部接受輕微的放射反應(yīng)，治療效果優(yōu)于被廣泛使用的放療。

       4.氚 Tritium 30000美元/克

       簡(jiǎn)介：氚（Tritium）也稱作超重氫，是氫的同位素之一，它的原子核由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，并帶有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變。氚在自然界中存在極少，一般從核反應(yīng)中制得，所以造價(jià)高昂。

       用途：氚及其標(biāo)記化合物在軍事、工業(yè)、水文、地質(zhì)以及各個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域里均起著重要的作用。

       5.塔菲石 Taaffeite 2000~15萬(wàn)美元/克

       簡(jiǎn)介：太菲石（Taaffeite）是世界上罕見的寶石礦物之一，以其發(fā)現(xiàn)者Richard Taaffe（1898-1967）命名，他于1945年10月在愛(ài)爾蘭都柏林的一家珠寶店發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)樣品，大多數(shù)寶石在發(fā)現(xiàn)太菲石之前都被誤認(rèn)為是尖晶石.

       用途：由于僅在少數(shù)已知樣品中是已知的，所以非常稀有，目前僅作為寶石用。

       6.紅色綠柱石 Bixbite 9000~137500美元/克

       簡(jiǎn)介：紅色綠柱石是一種罕見的珍貴寶石，于1974年發(fā)現(xiàn)于美國(guó)。顏色呈深紅、淺紅及橙紅色，有時(shí)幾乎是紅寶石紅色或紫紅色的綠柱石質(zhì)寶石，顏色因含錳和微量鋰而引起，多色性似紅寶石。

       用途：主要用作寶石。

       7.钚 Plutonium（99.95% Pu-242） 150萬(wàn)美元/克

       簡(jiǎn)介：钚是一種放射性元素，是原子能工業(yè)的一種重要原料

       用途：可作為核燃料和核武器的裂變劑。投于長(zhǎng)崎市的原子彈，使用了钚制作內(nèi)核部分。其也是放射性同位素?zé)犭姍C(jī)的熱量來(lái)源。

       8.黃金 Gold 37.03美元/克

       簡(jiǎn)介：黃金（Gold）是化學(xué)元素金（Au）的單質(zhì)形式，是一種軟的，金黃色的，抗腐蝕的貴金屬。如今世界每年礦產(chǎn)黃金2600噸左右。

       用途：黃金不僅是用于儲(chǔ)備和投資的特殊通貨，同時(shí)又是首飾業(yè)、電子業(yè)、現(xiàn)代通訊、航天航空業(yè)等部門的重要材料。

       9.鉑Platinum 31.78美元/克

       簡(jiǎn)介：鉑（Platinum）是一種天然形成的白色貴重金屬，富有延展性，可拉成很細(xì)的鉑絲，軋成極薄的鉑箔?；瘜W(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定，不溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液，在空氣中不氧化。鉑金比黃金稀有三十倍，只在全球極少數(shù)地方才得以被開采。

       用途：珠寶首飾業(yè)中，主要用作裝飾品和工藝品?；瘜W(xué)工業(yè)中，用以制造高級(jí)化學(xué)器皿、鉑金坩堝、電極和加速化學(xué)反應(yīng)速度的催化劑。鉑銥合金是制造自來(lái)水筆筆尖的材料。尤其是在汽車工業(yè)中，鉑金在尾氣處理等方面的作用無(wú)可替代，消耗量幾乎占到鉑金工業(yè)用量的一半。

       10.銠 Rhodium 24.73美元/克

       簡(jiǎn)介：銠，元素符號(hào)Rh，源自希臘語(yǔ)rhodon，意為“玫瑰”，是一種銀白色、堅(jiān)硬的金屬，且具有高反射率。銠存在于鉑礦當(dāng)中，通過(guò)精煉得到，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在中等溫度下能抵抗大多數(shù)普通酸（包括王水在內(nèi)）。

       用途：銠可用來(lái)制造加氫催化劑、熱電偶、鉑銠合金等。

（注：以上物質(zhì)價(jià)格截止日期： 反物質(zhì)：2014年9月；內(nèi)嵌富勒烯：2015年12月；锎：1950年；氚：2003年； 塔菲石： 2016年10月；紅色綠柱石：2016年5月；钚： 2008年； 金：2017年1月1日；鉑：2017年1月1日；銠：2017年1月1日）

世界上十大熔點(diǎn)最高的材料

       1.碳化鉭鉿合金 Ta4HfC5 （3990℃）

       簡(jiǎn)介：碳化鉭鉿合金實(shí)際是指五碳化四鉭鉿化合物，是目前已知化合物中熔點(diǎn)最高的物質(zhì)。它可以被認(rèn)為是由碳化鉭（熔點(diǎn)3983 ℃）和碳化鉿（熔點(diǎn)3928℃）這兩種二元化合物組成。

       用途：用作火箭、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。

       2.石墨 Graphite（3652 ℃）

       簡(jiǎn)介：石墨是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有耐高溫，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，潤(rùn)滑性，化學(xué)穩(wěn)定性，可塑性等。

       用途：傳統(tǒng)可用作耐火材料、導(dǎo)電材料、耐磨潤(rùn)滑材料以及鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料，新型用作柔性石墨密封材料，汽車電池，新型復(fù)合材料等。

       主要研究公司：Northern Graphite, Alabama Graphite Corp.,  Superior Graphite,吉林炭素有限公司，山西晉能集團(tuán)有限公司，方大碳素等。

       3.金剛石 Diamond（3550 ℃）

       簡(jiǎn)介：金剛石是原子晶體，石墨是混合型晶體，石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石，似乎不可思議，但石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.42×10－10m，金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.55×10－10m。同為共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)越小，鍵能越大，鍵越牢固，破壞它也就越難，也就需要提供更多的能量，故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。

       用途：工藝品和工業(yè)中的切割工具，如拉絲模、車刀、刻線刀、硬度計(jì)壓頭、地質(zhì)和石油鉆頭、砂輪刀、玻璃刀、金剛石筆、修整器刀以及磨料等

       主要研究公司：英國(guó)Elementsix公司，美國(guó)Diamond Innovation, 韓國(guó)IL Jin公司，凱吉斯KGS金剛石集團(tuán)，鄭州華晶金剛石股份有限公司等。

       4.鎢 Tungsten（3400 ℃）

       簡(jiǎn)介：鎢是一種鋼灰色或銀白色的金屬，硬度高，熔點(diǎn)高，常溫下不受空氣侵蝕。它作為熔點(diǎn)最高的難熔金屬（一般熔點(diǎn)高于1650℃的金屬），有良好的高溫強(qiáng)度

       用途：主要用作制造燈絲和高速切削合金鋼、超硬模具，也用于光學(xué)儀器，化學(xué)儀器。

       5.二硼化鋯 ZrB2（3245℃）

       簡(jiǎn)介：二硼化鋯（ZrB2）是具有六方晶體結(jié)構(gòu)的高度共價(jià)的耐火陶瓷材料，其構(gòu)成的超高溫陶瓷（UHTC）熔點(diǎn)達(dá)3246oC，具有高熔點(diǎn)、相對(duì)低的密度（約為6.09g / cm 3）和良好的高溫強(qiáng)度。

       用途：可用作高溫航空應(yīng)用（如超音速飛行或火箭推進(jìn)系統(tǒng)）。

       6.二硼化鈦 TiB2（3225℃）

       簡(jiǎn)介：二硼化鈦（TiB2）外表呈灰色或灰黑色，具有六方（AlB2）的晶體結(jié)構(gòu)。硬度大，作為陶瓷具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，氧化穩(wěn)定性和耐機(jī)械侵蝕性。

       用途：TiB2是一種合理的電導(dǎo)體，可以用作鋁冶煉中的陰極材料。

       7.錸 Rhenium（3180℃）

       簡(jiǎn)介：錸是一種金屬元素，高熔點(diǎn)金屬之一，外表與鉑相同，溶于稀硝酸或過(guò)氧化氫溶液，不溶于鹽酸和氫氟酸中。能被氧化成很安定的七氧化二錸Re2O7，這是錸的特殊性質(zhì)。

       用途：可用來(lái)制造電燈絲，人造衛(wèi)星和火箭的外殼，原子反應(yīng)堆的防護(hù)板等。

       8.碳化鈦TiC（3100℃）

       簡(jiǎn)介：碳化鈦（TiC）是一種極硬的（摩氏硬度達(dá) 9-9.5）耐火陶瓷材料，類似于碳化鎢。它是具有金屬光澤的鐵灰色晶體，屬于氯化鈉型面心立方晶體結(jié)構(gòu)。具有高熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度，還有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，在溫度極低時(shí)甚至表現(xiàn)出超導(dǎo)性。

       用途：廣泛用于制造金屬陶瓷， 耐熱合金、硬質(zhì)合金、抗磨材料、高溫輻射材料以及其它高溫真空器件。

       9.鋨 Osmium（3045℃）

       簡(jiǎn)介：鋨是元素周期表第六周期Ⅷ族元素，鉑族金屬成員之一，屬重鉑族金屬，是目前已知的密度最大的金屬。金屬鋨在空氣中十分穩(wěn)定，粉末狀的鋨易氧化。

       用途：鋨可用來(lái)制造超高硬度合金，鋨同銠、釕、銥或鉑的合金，常用作電唱機(jī)、自來(lái)水筆尖及鐘表和儀器中的軸承。

       10.碳化硅 SiC（2820℃）

       簡(jiǎn)介：碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽）等原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。

       用途：碳化硅顆?？梢酝ㄟ^(guò)燒結(jié)結(jié)合在一起以形成非常硬的陶瓷，其廣泛地用于需要高耐久性的應(yīng)用中，例如汽車制動(dòng)器，汽車離合器和防彈背心中的陶瓷板。