世界上最硬的東西(世界最硬的東西是什么)

超硬材料在各個領域中具有廣泛的應用，重要性自然不言而喻。不管上到航天飛機宇宙飛船，下到石油鉆探深海潛艇，還是精密機床武器加工核能發電，凡是涉及到高精尖的領域都少不得它們的身影。各國科學家們在這個領域也是皓首研究你追我趕以求更多發現，因為這些領域牽涉到一個國家工業化現代化及可持續發展，對這些材料的廣泛應用也是一個國家綜合實力的象征。

Number 1 硫化碳炔(Carbyne)

次甲基自由基（Methylidyne radical）又碳炔，或稱為一碳化一氫，是一個僅由一個碳原子跟一個氫原子構成的極不穩定氣體或自由基，化學式為CH-，也稱為甲炔基。

一碳化一氫

金剛石的穩定程度非常高因為他碳結構呈三角狀，然而碳炔是在金剛石的基礎上對結構進行深入的加工固牢，所以從目前科學的角度來看，碳炔是世界上最穩定，最堅硬的物體。碳炔硬度比鋼高200多倍，是鉆石40倍，是石墨烯抗拉強度的2倍。作為一種結構極其簡單的物質，硫化碳炔由一串單原子組成。硫化碳炔的拉伸高度是金剛石的三倍，它的拉伸強度則是石墨烯的兩倍，碳炔這種碳原子一維線性帶狀物的強度比任何材料都要堅硬和牢固，超強的硬度史無前例無人能敵。碳納米管和石墨烯的硬度為4.5×108牛頓米/千克，而碳炔則能達到109牛頓米/千克。碳炔的強度。該材料具有無與倫比的強度，需要施加10納米牛（nanoNewtons）的外力才能破壞其單鏈結構。如果轉化為強度，可達6.0至7.5×107牛頓米/千克，超過了石墨烯的4.7至5.5×107牛頓米每/克，碳納米管的4.3至5.0×107牛頓米/千克和金剛石的2.5至6.5×107牛頓米/千克。

Number 2 石墨烯(Graphene)

石墨烯管

石墨烯是有史以來測試過的最強材料。石墨烯是一種平面單層緊密打包成一個二維（2D）蜂窩晶格的碳原子，并且是所有其他維度的石墨材料的基本構建模塊。它可以被包裝成零維（0D）的富勒烯，卷成了一維（1D）的納米管或堆疊成三維（3D）的石墨。它的強度比鋼鐵還要高200倍，具有1 TPA（150,000,000 psi）時的拉伸模量（剛度）。 1 平方米的石墨烯吊床可以支撐4 公斤的貓，但重量只有一只貓的胡須，0.77 毫克。

Number 3 六邊形鉆石(Hexagonal Diamond)

實驗室制造的六邊形鉆石比天然鉆石更硬

1967年美國通用電氣公司生產出一種具有與鉆石相似折射率和相似密度的晶體。但這種由碳原子組成的晶體不是等軸晶系礦物，而是具六邊對稱型。幾乎同時，同樣性質的礦物也在美國亞利桑那的隕石中發現。著名結晶學家dame kathleen lonsdale命名為朗斯代爾礦，英文名稱lonsdaleite ，中文則譯為六方鉆石。硬質材料對于加工能力很有用，鉆石長期以來一直用于鉆頭。六角形金剛石可能比立方形金剛石更硬，因此它可能是加工、鉆孔或任何類型的立方形金剛石應用的絕佳替代品。它不但工業優勢很明顯，有朝一日六邊形鉆石有可能用于訂婚戒指，目前實驗室制造的立方鉆石與天然鉆石相比價值較低，但六邊形鉆石可能更新穎。

Number 4 纖鋅礦型氮化硼(Wurtzite Boron Nitride)

纖鋅礦型氮化硼

纖鋅礦型氮化硼(wBN)和人們熟悉的立方氮化硼(zBN)一樣﹐都是自然界沒有的人造超硬材料,具有十分優良的性能;密度高、硬度大、對鐵族金屬及其合金的化學惰性遠遠好于金剛石,具有良好的電絕緣性,以及具有僅次于金剛石而高于金屬銅的導熱性。 纖鋅礦型氮化硼由氮和硼結合而成，在高壓下形成。它這種材料的結構也很像鉆石，但它是由其他一些原子而不是碳組成的。這種材料也是自然發現的，所以不能浪費在實驗室里。它是在高溫高壓的火山噴發過程中形成的。它可以承受比金剛石多 18% 的應力，這是由于柔性鍵的重新定向以及比金剛石更復雜的結構。經過重新定向過程后，它變得比鉆石堅硬 80%。

Number 5 金屬玻璃(Metallic Glass)

液態金屬

在好萊塢電影《終結者》中具有不死之身的未來戰士給觀眾留下了深刻的印象，他無堅不摧，而且破碎后能夠像液體一樣自然流動然后自動修復成原來的樣子。 科幻電影中的神奇現象在現實生活中也有他對應的材料。 這就是金屬玻璃（metallic glass），也稱為液態金屬（liquid metal）或 非晶態合金是一種由鈀的微合金制成的玻璃，大部分是直接由液態急冷凍而成的，生產成本低，是一種有廣闊應用前景的新型材料。它的特性是具有極高的強度的同時又沒有玻璃那么脆，而且密度不高，質量比很多合金都要輕。

Number 6 馬氏體時效鋼(Maraging Steel)

馬氏體時效鋼

馬氏體鋼是通過熱處理可以調整其力學性能的不銹鋼，通俗地說，是一類可硬化的不銹鋼。淬火后硬度較高，不同回火溫度具有不同強韌性組合，主要用于蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。根據化學成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同，還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和或半馬氏體沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時效不銹鋼等。它是由無碳馬氏體為基體組成，經過較長的熱處理，有著高強度韌性且延展性的鋼。常被應用于航空航天和模具制造等方面。

Number 7 鋨金屬(Osmium)

鋨金屬

鋨金屬非常堅硬，在高溫下可保持光澤。鋨的壓縮性非常低，因此體積模量非常高，在395和462 GPa之間，與鉆石的443 GPa相約。在壓力為4 GPa的情況下，鋨的硬度也比較高。由于堅硬易碎，蒸氣壓低（鉑系元素中最低），熔點極高（所有元素中第四高），所以固體鋨很難塑形，生產過程十分困難。鋨也屬于稀有金屬，可用來制造超高硬度的合金，適合制作極端耐久性硬度物品。

Number 8 碳復合材料(Carbon Composite Material)

碳纖維復合材料

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。

Number 9 蜘蛛絲(Spider Silk)

叢林中的蜘蛛網

蜘蛛絲具有極強的機械性能。極高的抗拉強度。抗拉強度是指材料在拉伸條件下的最大承載能力。蜘蛛絲的抗拉強度（高達1.4 GPa），與高等級合金鋼相當（0.45-2 GPa），甚至可以達到芳綸纖維，如凱夫拉纖維的一半（3 GPa）。但是金屬絲或凱夫拉纖維幾乎不可伸長，而蜘蛛絲可伸長自然狀態下本身長度的40%，在高濕的環境下可伸長本身長度的5倍。很多人可能都認為，蜘蛛網是一個比較脆弱的物體，那只是因為我們在日常生活中看到的蜘蛛網太小。這種由蛋白質組成的動物纖維，具高強度及韌性。當很多蜘蛛網交合在一起時，所形成的蜘蛛網的硬度就會比普通的鋼材要大十倍，可用于軍事裝備如避彈衣等。

Number 10 金剛石(Diamond)

璀璨奪目的金剛石

金剛石晶體中每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外4個相鄰的碳原子形成共價鍵，每四個相鄰的碳原子均構成正四面體。因此未經打磨過的金剛石晶體外形往往為正八面體。金剛石中的C-C鍵很強，所有的價電子都參與了共價鍵的形成，不存在自由電子，所以金剛石硬度非常高。日常中可以看到被做成鉆頭，用作物體切割、研磨、拋光等。

不久的將來，經過科學家們的研究和不懈努力一定會發現或者合成更加堅硬的物質，它們會幫助人類創造更加美好的未來。