这些材料你知道人类目前能学到多少？
人类已知的十种最坚硬的材料
1.石墨烯
简介:石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状二维平面薄膜。它是从石墨上剥离下来的单层片状结构，也是目前已知最薄的新材料。抗拉强度和弹性模量分别为125Gpa和1.1TPa，是普通钢的100倍。石墨烯制成的包装袋可以承受2吨左右的重量，是目前已知强度最高的材料。
发展趋势:2010年诺贝尔物理学奖获得后，全球石墨烯专利申请量开始急剧增加，未来有望应用于电子、储能、催化剂、传感器、光电透明薄膜、超级复合材料、生物医药等多个领域。
主要研究公司:石墨烯科技、石墨烯工业、南玻科学、大富科技、徐东光电、中国宝安、ST烯碳、宝泰龙、方大炭素等。
2.碳纳米管
简介:碳纳米管是一种碳原子呈六角形排列的一维量子材料，由几层到几十层同轴的管子组成。可以看作是石墨烯片的卷曲，根据石墨烯片的层数可以分为单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。碳纳米管具有良好的力学性能，抗拉强度达到50 ~ 200 GPA，是钢的100倍，但密度只有钢的1/6，比常规石墨纤维至少高一个数量级。其弹性模量可达1TPa，与金刚石相当，约为钢的5倍。
发展趋势:自20世纪90年代被发现以来，碳纳米管相关产业蓬勃发展，大量用于制造复合材料和薄膜、透明导体、热界面、防弹衣、风力发电机叶片、功能器件的电极和催化剂载体等。
主要研究公司:拜耳材料科学股份有限公司、东丽工业公司、Unidym公司、深圳纳米孔有限公司、深圳恩万科技有限公司、山东大展碳纳米管有限公司、深圳北特瑞新能源材料有限公司等。
3.金属玻璃
简介:金属玻璃又称非晶态金属，通常是合金，具有非晶态结构和玻璃态结构。这种双重结构决定了它具有许多结晶金属和玻璃无法比拟的性能，如良好的导电性、高强度、高弹性、更好的耐磨性和耐腐蚀性。金属的强度高于钢，金属的硬度超过高硬度工具钢。
发展趋势:金属玻璃具有超强的强度、弹性和磁性，体积比较大，高温下保持固态不结晶，主要用于航空航天和军事武器。
主要研究公司和机构:玻璃金属技术公司、美国东北大学金属材料研究所、加州理工学院等。
4.超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE
简介:超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是由相对分子量为100万至500万的聚乙烯纺成的纤维。是目前世界上强度最高、比重最轻的纤维。其强度比钢丝高15倍，但很轻，比芳纶等材料最多轻40%。
发展趋势:从绳索、系绳、绳网，到生命防护应用、高性能纺织品、复合材料、层压板，应用范围极其广泛。未来5年和10年，世界UHMWPE年需求量分别为6万吨和10万吨。
主要研究公司:荷兰DSM公司、美国霍尼韦尔公司、日本三井化学公司、上海思锐高分子科技有限公司、湖南中泰特种设备有限公司、宁波大成新材料有限公司等。
5.氮化硼纳米管
导读:氮化硼和碳一样，可以形成一片单原子层，可以卷曲形成纳米管。氮化硼纳米管的强度与碳纳米管相当，但它真正的优势来自于当它与高分子材料结合时，可以牢固地附着在高分子材料上。氮化硼纳米管的强度比碳纳米管高，比PMMA界面高30%左右，比环氧树脂高20%左右。
发展趋势:氮化硼纳米管具有光学性能，优异的机械和导热性能，能耐高温。此外，它们可以吸收中子辐射，并成为聚合物、陶瓷和金属复合材料的机械或热强化的有效添加剂。氮化硼纳米管的其他应用包括作为屏蔽、电绝缘体和传感器。
主要研究公司:BNNT LLC。美国的武汉化工新材料工业技术研究所有限公司等。
6.朗斯代尔石
作品简介:朗斯代尔石(lonsdale stone)是美国地质学家朗斯代尔在一个陨石坑中发现的，并被定义为六边形陨石钻石。它和钻石一样，都是由碳原子组成的，只是它们的碳原子排列形状不同。通过模拟实验发现，朗斯代尔石的抗压强度比钻石高58%。
7.钻石钻石
导读:钻石是目前地球上发现的许多自然现象中最坚硬的物质，是碳的同素异形体。金刚石的硬度是最高莫氏硬度的十级，显微硬度为10000kg/mm2，比应时高1000倍，比刚玉高150倍。
发展趋势:金刚石在工业上应用广泛，主要用于金刚石工具、拉丝模用金刚石和金刚石钻头。近十年来，中国生产金刚石工具的企业发展迅速，年销售收入增长率达15%。
主要研究公司:富士华、蒂罗尔利特、圣戈班、山特维克、日本东洋、黄河旋风、宇钻石、四方达等。
8.气凝胶气凝胶
简介:气凝胶气凝胶是一种固体物质，是世界上密度最低的物质。密度为3kg/ m3。看起来像气凝胶& ldquo抵挡不住风& rdquo事实上，它非常坚固耐用。它能承受自身质量几千倍的压力，温度达到1200摄氏度才会融化。
发展趋势:气凝胶在热学、光学、电学、力学和声学等领域表现出许多独特的性能。可用作绝热材料、ICF、X射线激光靶、催化剂、吸附剂、各种电子器件等。
主要研究公司和机构:德国巴斯夫、德国维尔茨堡大学、美国Lorenz & middot利莫尔国家实验室、蒙彼利埃材料研究中心、纳米技术有限公司、光阶艾利森高科技有限公司、宏达科技(北京)有限公司
9.碳化硅碳化物
简介:碳化硅是自然界中的一种天然矿物碳钠铝石，或由石英砂、石油焦(或煤焦)、锯末等原料在电阻炉中高温熔炼而成。碳化硅的硬度很高，莫氏硬度为9.5，仅次于世界上最硬的金刚石，而且导热性极佳。它是一种半导体，可以在高温下抗氧化。
发展趋势:碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，受到下游半导体企业的青睐。由碳化硅单晶衬底和外延材料制成的电力电子器件可以工作在高压和高频环境下，具有突出的性能优势和广阔的产业前景。
主要研究单位和机构:碳化硅制品公司、美国Cree公司、河北通光晶体有限公司、中国科学院半导体研究所、厦门广信润泽科技有限公司等。
10.达尔文树皮丝达尔文黑蜘蛛
导读:据报道，科学家在马达加斯加发现了一种新的蜘蛛物种达尔文吠蛛，它能织出世界上最大最坚固的蜘蛛网。这种蜘蛛网的宽度为25m，是有史以来研究过的最强的生物材料，同样大小的凯夫拉纤维的强度是它的10倍。
世界上最贵的10种材料
1.反物质介绍:反物质在粒子物理学中是由反粒子组成的，反粒子是任何质量相同但电荷相反的粒子。反物质和物质是对立的，就像粒子与反粒子结合，使它们湮灭，释放出高能光子或伽马射线。生产一克反物质需要2500万亿千瓦时的能量和1000多万亿美元，因此不难想象人造反物质有多稀有。
用途:反物质是最理想的航天器能源。据计算，10毫克盐粒大小的反质子可以产生相当于200吨化学燃料的推进能量。
2.内嵌富勒烯，内嵌富勒烯1亿磅/克简介:内嵌富勒烯于1985年首次被发现。它是一种球形的碳纳米结构，由60个原子组成一个紧密的富勒烯笼，笼中含有非金属单质或简单分子，如氮、磷、氦等。因为生产、分离、纯化和保存过程极其困难，所以价格昂贵。
用途:目前科学家正在研究利用内嵌富勒烯作为原子钟的可能性，可应用于车辆定位系统，大大提高GPS定位精度。
主要研究公司和机构:牛津大学(牛津大学碳材料设计公司)、中国科学院、北京大学等。
3.锎2700万美元/克。
简介:锎是一种放射性金属元素，属于锕系元素。它是第六种人工合成的超铀元素，在天然产生的元素中质量最高。
目的:同位素锎-252可用于中子近距离放射治疗癌症患者，其治疗效果优于广泛使用的放射治疗，因为它只能在局部接受轻微的辐射反应。
4.氚氚30000/g简介:氚(氚)，又称超重氢，是氢的同位素之一。它的原子核由一个质子和两个中子组成，具有放射性，会发生&β；腐烂。氚在自然界中很稀有，通常是通过核反应产生的，所以价格昂贵。
用途:氚及其标记化合物在军事、工业、水文、地质和各种科研领域发挥着重要作用。
5.Taaffeite 2000 ~ 15万美元/克简介:Taaffeite是世界上罕见的宝石矿物之一，以其发现者Richard Taaffe(1898-1967)的名字命名，他于1945年10月在爱尔兰都柏林的一家珠宝店中发现了第一个样品。在发现Taaffeite之前，大多数宝石都被误认为是尖晶石。
用法:因为只在少数已知样本中知道，所以非常少见。目前只作为宝石使用。
6.红色绿柱石碧玺9000~137500美元/克简介:红色绿柱石是一种罕见的珍贵宝石，1974年在美国被发现。绿柱石宝石的颜色有深红色、浅红色和橙红色，有时几乎呈宝石红色或紫红色。颜色由锰和微量锂引起，多色似红宝石。
用途:主要用作宝石。
7.钚(99.95%钚-242)150万美元/克
简介:钚是一种放射性元素，是原子能工业的重要原料。
用途:可用作核燃料和核武器的裂变剂。投在长崎的原子弹使用钚来制造核心部分。也是放射性同位素热机的热源。
8.黄金黄金37.03/g简介:黄金是化学元素金(Au)的元素形态，是一种柔软、金黄色、耐腐蚀的贵金属。现在世界上每年的矿产金约为2600吨。
用途:黄金不仅是储备和投资的特殊货币，也是珠宝业、电子工业、现代通讯、航空航天空工业等部门的重要材料。
9.铂金铂金31.78/克
简介:铂金是一种天然的白色贵金属，具有延展性，可以拉成细细的铂丝，卷成极薄的铂金箔。化学性质非常稳定，不溶于强酸强碱溶液，在空气体中不氧化。铂的稀有程度是黄金的三十倍，而且世界上只有少数几个地方可以开采。
用途:在珠宝行业，主要用作装饰品和工艺品。在化学工业中，它被用来制造先进的化学器皿、铂坩埚、电极和加速化学反应的催化剂。铂合金是制作钢笔笔尖的材料。特别是在汽车工业中，铂在尾气处理中发挥着不可替代的作用，其消费量几乎占铂工业消费量的一半。
10.铑铑24.73/克
简介:铑，元素符号Rh，来自希腊语rhodon，意为& ldquoRose & rdquo是一种银白色的硬金属，具有高反射率。铑存在于铂矿中，通过提炼获得。它化学性质稳定，在中等温度下能抵抗大多数常见的酸(包括王水)。
用途:铑可用于制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。
(注:以上材料价格截止时间:反物质:2014年9月；内嵌富勒烯:2015年12月；锎:1950年；氚:2003；塔菲诗:2016年10月；红色绿柱石:2016年5月；钚:2008年；金:2017年1月1日；铂金:2017年1月1日；铑:2017年1月1日)
世界上熔点最高的十种材料
1.Ta4HfC5 (3990℃)介绍:Ta4HfC5实际上是五碳酸四钽的化合物，在已知的化合物中熔点最高。可以认为是两种二元化合物:碳化钽(熔点3983℃)和碳化铪(熔点3928℃)。
用途:用作火箭和喷气发动机的耐热和高强度材料，以及控制和调节设备的零件等。
2.石墨(3652℃)
简介:石墨是元素碳的同素异形体，每个碳原子的外围与另外三个碳原子(呈蜂窝状六边形排列)相连，形成共价分子。由于其特殊的结构，它具有耐高温、导电导热、润滑性、化学稳定性、可塑性等。
用途:传统上可用作耐火材料、导电材料、耐磨润滑材料、铸造、成型和高温冶金材料，新用途为柔性石墨密封材料、汽车电池、新型复合材料等。
主要研究公司:北方石墨、阿拉巴马石墨公司、优越石墨、吉林炭素有限公司、山西晋能集团有限公司、方大炭素等。
3.钻石(3550摄氏度)
导读:金刚石是原子晶体，石墨是混晶，石墨晶体的熔点比金刚石高，这看起来不可思议，但石墨晶体片层中共价键的键长是1.42×1；金刚石晶体中共价键的键长为1.55×10-10m。10-10米.作为共价键，键长越小，键能越大，键越强，越难断裂，需要提供更多的能量，所以熔点要高一些。
用途:工艺美术和工业中的切割工具，如拉丝模、车刀、雕刻刀、硬度压头、地质和石油钻头、研磨刀、玻璃切割器、钻石笔、修整器刀和磨料等。
主要研究公司:英国Elementsix公司、美国钻石创新公司、韩国一金公司、KGS钻石集团、郑州华晶钻石有限公司等。
4.钨钨(3400℃)
简介:钨是一种钢灰色或银白色的金属，硬度高，熔点高，在常温下不会被空气体侵蚀。作为熔点最高的难熔金属(一般熔点高于1650℃)，具有良好的高温强度。
用途:主要用于制造细丝和高速切削合金钢、超硬模具，也用于光学仪器和化学仪器。
5.二硼化锆ZrB2(3245℃)
简介:二硼化锆(ZrB2)是一种具有六方晶体结构的高共价耐火陶瓷材料，其超高温陶瓷(UHTC)的熔点为3246oC，熔点高，密度相对较低(约6.09g/cm 3)，高温强度好。
用途:可用于高温航空空应用(如超音速飞行或火箭推进系统)。
6.二硼化钛TiB2(3225℃)
简介:二硼化钛(TiB2)外观为灰色或灰黑色，具有六方(AlB2)晶体结构。作为陶瓷具有高硬度、优异的导热性、氧化稳定性和抗机械侵蚀性。
用途:二硼化钛是一种合理的导电体，可用作铝冶炼的阴极材料。
7.铼铼(3180℃)
简介:铼是一种金属元素，高熔点金属之一。它的外观和白金一样。它溶于稀硝酸或过氧化氢溶液，但不溶于盐酸和氢氟酸。它可以被氧化成非常稳定的七氧化铼Re2O7，这是铼的特殊性质。
用途:可用于制造电灯线、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等。
8.碳化钛(3100℃)
简介:碳化钛(TiC)是一种极其坚硬(莫氏硬度为9-9.5)的耐火陶瓷材料，类似于碳化钨。为铁灰色晶体，具有金属光泽，属于氯化钠型面心立方晶体结构。它具有高熔点、高沸点、高硬度、良好的导热性和导电性，甚至在极低温度下表现出超导性。
用途:广泛用于制造金属陶瓷、耐热合金、硬质合金、耐磨材料、高温辐射材料等高温真空器件。
9.锇(3045℃)
导读:锇是元素周期表第六周期第VIII族元素，铂族金属成员之一，属于重铂族金属，是目前已知密度最大的金属。金属锇在空气体中非常稳定，粉末状锇容易被氧化。
用途:锇可用于制造超高硬度合金，锇与铑、钌、铱或铂的合金，常用作电唱机、自来水笔尖和钟表仪器中的轴承。
10.碳化硅SiC(2820℃)
简介:碳化硅(SiC)是由石英砂、石油焦(或煤焦)、锯末(生产绿色SiC时需要加盐)等原料通过电阻炉高温熔炼而成。
用途:碳化硅颗粒可通过烧结结合在一起，形成非常坚硬的陶瓷，广泛应用于要求高耐久性的应用中，如汽车制动器、汽车离合器、防弹背心中的陶瓷片。
