Самое тугоплавкое вещество в мире


Ученые создали самый тугоплавкий материал - Наука

ТАСС, 19 мая. Ученые синтезировали керамический материал с температурой плавления более 4 тыс. °С. Это делает его самым тугоплавким из известных науке материалов, пишет пресс-служба НИТУ "МИСиС".

Подобный материал, как пишет пресс-служба, можно использовать при изготовлении носовых обтекателей ракет и тех частей реактивных двигателей и крыльев самолетов, на которые ложатся особенно сложные тепловые и механические нагрузки. Это особенно важно при разработке космических кораблей и систем, которые могут многократно летать в космос и садиться на Землю.

"При выходе и повторном входе в атмосферу на поверхности и кромке крыльев воздушно-космических кораблей могут наблюдаться температуры порядка 2–4 тыс. °С. Поэтому возник вопрос о разработке новых материалов, способных работать при столь высоких температурах", – сказал один из авторов работы, сотрудник НИТУ "МИСиС" Дмитрий Московских.

Московских и его коллеги сделали большой шаг в сторону решения этой проблемы. Тугоплавкость материала, который они создали, превосходит все известные соединения такого рода, а также другие известные вещества. При этом он отличается высокой механической прочностью.

Материал представляет собой соединение гафния с углеродом и азотом. Его существование еще в 2015 году предсказали американские химики из Брауновского университета. Их расчеты указали, что тугоплавкость этого материала должна достигать 4415 кельвинов, превосходя в этом отношении карбид тантала-гафния(TaHfC).

Новые рекорды тугоплавкости

Российские исследователи и их коллеги из Университета Нотр-Дам (США) проверили это предсказание на практике. Они придумали, как получать большие количества этого соединения, чтобы можно было оценить его тугоплавкость и механические свойства.

Для этого ученые перемололи в специальной мельнице порошки из гафния и углерода, после чего поставили получившуюся смесь в специальную печь, которая была заполнена чистым азотом. Вставив в порошок электроды из вольфрама и пропустив через них ток, материаловеды запустили реакцию образования карбонитрида гафния, поддерживая четко выверенную температуру и давление внутри печи.

Просветив полученный порошок рентгеновским илучением, химики убедились в том, что они получили чистый карбонитрид гафния (HfCN), механические свойства которого совпадали с тем, что предсказывали теоретики в 2015 году. После этого Московских и его коллеги сравнили созданный ими материал с еще одним тугоплавким веществом, карбидом гафния (HfC).

Для этого ученые спрессовали порошок из того и другого вещества в тонкий лист и поместили их внутрь графитовых пластин, подключенных к мощному источнику тока. Эти опыты показали, что новый материал был более тугоплавок, чем его предшественник. Однако точную температуру его плавления ученые измерить не смогли. Пока можно только сказать, что она больше 4 тыс. °С (4273 кельвинов).

В дальнейшем, как отмечают ученые, они планируют измерить точную температуру плавления этого материала с помощью методов высокотемпературной пирометрии. Вдобавок они хотят проверить, как карбонитрид гафния ведет себя в гиперзвуковых условиях. Это важно для  в аэрокосмической промышленности.

Физики определили самое тугоплавкое вещество

Дендритная структура, возникшая в месте плавления карбида тантала-гафния

Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

Физики из Имперского колледжа Лондона, Института трансурановых элементов (Карлсруэ) и Университета Лондона уточнили температуры плавления карбидов гафния и тантала. С помощью лазерных методов плавки ученые показали, что наибольшей температурой плавления обладает чистый карбид гафния — HfC0,98 — материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Ранее считалось, что самым тугоплавким материалом из известных является смешанный карбид гафния-тантала, содержащий примерно 20 процентов гафния. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем сообщает пресс-релиз колледжа.

Исследования температуры плавления карбидов гафния и тантала датируются еще первой половиной XX века. Для этого использовался метод Пирани-Алтертума: с помощью электрического тока нагревалась пластинка материала с отверстием в центре. За пластинкой следили с помощью пирометра. В момент плавления отверстие оказывалось заполнено материалом и изменяло свое свечение. Разброс температур плавления, определенных этим методом для карбида гафния составил почти двести градусов, и по результатам измерений трудно было однозначно определить, какой из карбидов гафния и тантала является самым тугоплавким. 

Образцы карбидов после плавления лазером. Слева-направо: кабрид тантала, карбид тантала-гафния, карбид гафния

Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

Авторы новой работы, отметив несовершенство ранних пирометров и методик, предложили использовать новый подход для определения температуры плавления. В ней образец керамики плавился под действием мощного 4,5-киловаттного лазера, после чего исследователи следили за его свечением. Момент плавления определялся по изменению отражения от поверхности. После этого лазер отключался, а температура плавления определялась по плато на графике остывания образца: в момент затвердевания отводимая от образца теплота не меняет его температуры. 

Слева: кривая температурной зависимости карбида гафния (черная) и производная сигнала отраженного света. Справа: температурные кривые для карбида тантала, гафния и тантала-гафния.

Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

В результате оказалось, что наименьшей температурой плавления обладает карбид тантала — она соответствует 3768 ± 77 градусам Цельсия. Интересно, что в некоторых ранних работах карбид тантала наоборот считался более тугоплавким, чем карбид гафния. Высокими температурами плавления обладал состав Ta0.8Hf0.2C, ранее считавшийся рекордсменом — порядка 3905 ± 82 градусов Цельсия. Остальные смешанные карбиды плавились при более низких температурах. Абсолютным рекордсменом, по данным новой работы, стал карбид гафния HfC 0,98, материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Для сравнения, самым тугоплавким металлом является вольфрам, плавящийся при 3422 градусах Цельсия.

Считается, что карбидные керамики могут найти применение при строительстве гиперзвуковых самолетов. При движении в атмосфере на скорости свыше пяти чисел Маха теплозащита должна выдерживать температуры в 2200 кельвин и выше. 

Ранее химики из Университета Брауна (Провиденс) теоретически предсказали существование фазы смешанного карбида-нитрида гафния с рекордно высокой температурой плавления — свыше 4400 кельвин. Ее состав отвечает формуле HfN0.38C0.51

Владимир Королёв

Самый тугоплавкий металл в мире: свойства, получение, применение

С древних времен человек научился обрабатывать и использовать в своей жизни металлы. Какие-то из них подходят для изготовления посуды и других товаров народного потребления, из других, например нержавеющая сталь, делают оружие и медицинские инструменты. А некоторые металлы и сплавы используются для строительства сложных технических механизмов, например космический корабль или самолет. Одной из характеристик, на которую обращают внимание при выборе того или иного материала, является его тугоплавкость.

Самый тугоплавкий металл вольфрам

Тугоплавкость металлов

Внимание этой характеристике уделяют все инженеры и конструкторы, работающие в машиностроении. В зависимости от величины этой характеристики, человек может рассчитать и определить в какую конструкцию можно применить те или иные тугоплавкие материалы.

Материалы, температура плавления который выше температуры плавления железа, равной 1539 °С, называются тугоплавкими. Самые тугоплавкие материалы:

  • тантал;
  • ниобий;
  • молибден;
  • рений;
  • вольфрам.
Тантал
Молибден

Полный список содержит больше химических элементов, но не все из них получили распространенное применение в производстве и некоторые обладают меньшими температурами плавления или радиоактивны.

Вольфрам – самый тугоплавкий металл. На вид он светло-серого цвета, твердость и вес достаточно велики. Однако, он становится хрупким при низких температурах и его легко сломать (хладноломкость). Если нагреть вольфрам больше 400 °С, он станет пластичным. С другими веществами вольфрам плохо соединяется. Добывают его из сложных и редких минералов руд, таких как:

  • шеелит;
  • ферберит;
  • вольфрамит;
  • гюбнерит.

Переработка руды очень сложный и дорогостоящий процесс. Извлеченный материал формируют в бруски или готовые детали.

Гюбнерит

Вольфрам был открыт в XVIII веке, но долгое время не существовало печей, способных нагреваться до температуры плавления этого тугоплавкого металла. Ученые провели множество исследований и подтвердили, что вольфрам самый тугоплавкий металл. Стоит отметить, что по одной из теорий, сиборгий имеет большую температуру плавления, но не удается провести достаточное количество исследований, т.к. он радиоактивен и нестабилен.

Добавление вольфрама в сталь увеличивает ее твердость, поэтому его стали применять в изготовлении режущего инструмента, что увеличило скорость резания и тем самым привело к росту производства.

Высокая стоимость и трудность обработки этого тугоплавкого металла сказываются на сферах его применения. Он используется в тех случаях, когда нет возможности применить другой. Его достоинства:

  • устойчив к высоким температурам;
  • повышенная твердость;
  • прочный или упругий при определенных температурах;

Переработка металлической руды

Все эти характеристики помогают вольфраму найти широкое применение в различных сферах, таких как:

  • металлургия, для легированных сталей;
  • электротехника, для нитей накаливания, электродов и др.;
  • машиностроение, в изготовлении узлов зубчатых передач и валов, редукторов и многом другом;
  • авиационное производство, в изготовлении двигателей;
  • космическая отрасль, применяется в соплах ракет и реактивных двигателях;
  • военно-промышленный комплекс, для бронебойных снарядов и патронов, брони военной техники, в устройстве торпед и гранат;
  • химическая промышленность, вольфрам обладает хорошей коррозийной стойкостью к действию кислот, поэтому из него делают сетки для фильтров. Кроме того соединения с вольфрамом используют в качестве красителей тканей, в производстве одежды для пожарных и многом другом.

Такой перечень отраслей, где используется этот тугоплавкий металл говорит о том, что его значение для человечества очень велико. Ежегодно по всему миру изготавливают десятки тысяч тон чистого вольфрама и с каждым годом потребность в нем растет.

Получение тугоплавких материалов

Основная трудность, встречающаяся при получении тугоплавких металлов и сплавов, это их высокая химическая активность, которая мешает быть элементу в чистом виде.

Установка для получения тугоплавких металлов

Наиболее распространенной технологией получения считается порошковая металлургия. Существует несколько способов получить порошок тугоплавкого металла.

  1. Восстановление с помощью триоксида водорода. Такой метод включает в себя несколько этапов, оборудование для обработки — это многотрубные печи, с диапазоном температур от 750 до 950 °С. Данный способ применяется для получения молибдена и вольфрама.
  2. Восстановление водородом из перрената аммония. При температуре около 500 °С, на заключительном этапе, полученный порошок, отделяют от щелочей с помощью кислот и воды. Применяется для получения рения.
  3. Соли различных металлов также применяются для получения порошка молибдена. Например, используют соль аммония металла и его порошок не более 15% от общей массы. Смесь нагревается до 500-850 °С при помощи инертного газа, а затем технология производства предусматривает провести восстановление водородом при температуре 850 — 1000 °С.

Производство тугоплавких металлов

Полученный этими способами порошок в дальнейшем подвергают к спеканию в специальные формы, для дальнейшей транспортировки и хранения.

На сегодняшний день, эти способы получения чистых тугоплавких металлов продолжают дорабатываться и применяются новые техники извлечения материала из горных пород. С развитием ядерной энергетики, космической отрасли, металлургии, мы в скором времени сможем наблюдать появление новых методов, возможно более дешевых и простых.

Применение тугоплавких материалов

Сферы, в которых применяются тугоплавкие металлы и сплавы:

  • авиация;
  • ракетостроение;
  • электроника;
  • космический и военный комплекс.

Объединяет все эти сферы использование новейших технологий и процессов. В основном используются в электрических приборах, лампах, электродах, катодах, предохранителях и многом другом.

Применение вольфрама в космической промышленности
Электровакуумные радиолампы

Нашли они свое применение и в ядерной энергетике. Тугоплавкие металлы применяют для производства труб ядерных реакторов, оболочек и других элементов АЭС.

В химической промышленности нашли свое применение вольфрам, для окраски тканей, и тантал, антикоррозионные свойства которого применяются при изготовлении посуды и аппаратуры.

Использование тугоплавких металлов в составе прокатных сталей усиливает определенные свойства тех. Это способствует увеличению прочности, температуре плавления и многим другим свойствам.

Ежегодно выпускается миллионы тонн тугоплавких металлов по всему миру. Они используются в составе различных сплавов и сталей. Без них невозможно изготовить качественный инструмент и материал. Развитие военно-промышленного комплекса, самолетостроения, кораблестроения, создание космических кораблей, безопасность в атомной промышленности невозможна без их применения.

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Физики смоделировали на компьютере материал, точка плавления которого выше, чем у всех известных науке веществ. О своем исследовании они рассказали на страницах журнала Physical Review B.

Материал, где в определенной пропорции будут смешаны гафний, азот и углерод, будет плавиться только при температуре, превышающей 4400 кельвина (4127 градусов по Цельсию). Это примерно две трети от температуры на поверхности Солнца и на 200 градусов выше, чем показали реальные эксперименты с другими материалами.

Предыдущий рекордсмен представляет собой сплав гафния, тантала и углерода (Hf-Ta-C). Новое вещество только предстоит синтезировать — чтобы удостовериться в истинности компьютерной модели.

Исследователи сделали свое открытие, моделируя физические процессы на уровне отдельных атомов. В рамках этого подхода динамика плавления исследуется в наномерных масштабах — с группами из примерно сотни атомов.

Аксель ван дер Валле (Axel van de Walle) из Университета Брауна и его коллеги начали с анализа сплава Hf-Ta-C, свойства которого уже были известны. Компьютерное моделирование помогло прояснить конкретные факторы, придающие материалу рекордную теплостойкость.

Выяснилось, что в Hf-Ta-C высокая теплота плавления (энергия, которая поглощается при переходе из твердого в жидкое состояние) сочетается с небольшой разницей между значениями энтропии в этих двух фазах. «Таять материалы заставляет энтропия, накопленная в процессе фазового перехода. Если уровень энтропии в твердом состоянии уже велик, вещество таким образом стабилизируется, а его температура плавления — повышается», — объясняет ван дер Валле.

Затем ученые начали поиск соединений, способных максимально усилить эти свойства сплава. Оказалось, что соединение гафния, азота и углерода будет обладать почти такой же высокой теплотой плавления и еще меньшей разницей между уровнями энтропии в твердом и жидком состоянии. Расчеты показали, что температура плавления у нового вещества будет на 200 градусов выше, чем у сплава Hf-Ta-C.

Открытие ванн дер Валле теоретически может лечь в основу новых материалов с улучшенными характеристиками – начиная от покрытия для газотурбинных установок и заканчивая теплозащитными фильтрами скоростных самолетов. Однако ценность самого сплава далеко не очевидна. «Точка плавления — это не единственное свойство, имеющее значение для практического использования вещества. Нужно учесть механические свойства, коррозионную стойкость, другие особенности — и все они могут снизить температуру плавления. Впрочем, если сразу задать высокую планку на этом направлении, у ученых появляется больше свободы в корректировке других свойств. Примерно так я и представляю себе ход дальнейшей работы», — поясняет ван дер Валле.

Изображение: Brown University

Самый тугоплавкий металл в мире: виды, свойства

Металл с давних времён используются человеком в различных сферах деятельности. Чтобы получить качественное металлическое изделие, важно подобрать хороший материал, оценивая при этом его характеристики. Важный параметр — тугоплавкость. Для изготовления некоторых изделий подходят только самые тугоплавкие металлы.

Кольца из вольфрама

Исторические сведения

Прежде чем изучать характеристики самых тугоплавких металлов в мире следует ознакомиться с их историей открытия. Металлообработка известна человеку несколько тысяч лет. Однако активное получение тугоплавких металлов началось только со второй половины 19 века.

Изначально они использовались только в электротехнике. С появлением новых технологий в строении самолётов, машин, поездов и ракет детали с высоким показателем плавления начали использоваться активнее. Пик популярности заготовок, выдерживающих температуры более 1000 градусов, пришёлся на середину 20 века.

Определение

Тугоплавкий металл — отдельный класс, к которому относятся металлические заготовки, выдерживающие воздействие критически высоких температур. Обычно у представителей этого класса температура плавления более 1600 градусов, что считается точкой плавления железа. К ним относят благородные сплавы. Их ещё называют представителями платиновой группы.

Виды

Виды металлов и сплавов, обладающие устойчивостью к повышенным температурам:

  1. Вольфрам. Впервые о нем узнали в 1781 году. Чтобы расплавить, его потребовалось разогреть до 3380 градусов. Вольфрам считается самым тугоплавким. Изготавливается он из порошка, который обрабатывается химическим способом. Сначала смесь разогревается, а затем подвергается давлению. На выходе получаются спрессованные заготовки.
  2. Ниобий. Плавится при 2500 градусах. Обладает высокой теплопроводностью, обрабатывается не так сложно, как вольфрам. Изготавливается из порошка, который запекают и обрабатывают с помощью высокого давления. Из ниобия делают проволоку, трубы и ленту.
  3. Молибден. Визуально его можно спутать с вольфрамом. Изготавливается он из порошка при запекании и воздействии давлением. Как и вольфрам обладает парамагнетическими свойствами. Используется в радиоэлектронике, изготовлении промышленного оборудования, печей и электродов.
  4. Тантал. Плавится при 3000 градусах. Чтобы сделать проволоку из тантала или закалить материал, его не нужно нагревать до критических температур. Используется для изготовления элементов в радиоэлектронике (конденсаторы, пленочные резисторы). Популярен в ядерной промышленности.
  5. Рений. Материал, который ученые открыли позже остальных. Найти его можно в медной и платиновой руде. Используется на промышленном производстве, как легирующая добавка.

К материалам с высокими температурами плавления относится и хром. Благодаря своим уникальным характеристикам он применяется в различных сферах промышленности. Обладает повышенной устойчивостью к критическим температурам и коррозийным процессам. Однако стоит учитывать его хрупкость.

Тантал

Свойства

Чтобы понимать, где лучше использовать материал, нужно знать свойства тугоплавких металлов. Из них изготавливаются детали для промышленного оборудования, техники и электроники. Характеристики тяжелых тугоплавких металлов будут описаны ниже.

Физические свойства

Характеристики:

  1. Плотность — до 10000 кг/м3. У вольфрама этот показатель достигает 19000 кг/м3.
  2. Средняя температура плавления — 2500 градусов по Цельсию. Самая высокая температура плавления металла у вольфрама — 3390 градусов.
  3. Удельная теплоёмкость — 400 Дж.

Тугоплавкие предметы не выдерживают ударов и падений.

Химические свойства

Химические свойства:

  1. Это твердые вещества, обладающие высокой химической активностью.
  2. Прочная межатомная структура.
  3. Сопротивляемость длительному воздействию кислот и щелочей.
  4. Высокий показатель парамагнитности.

Эти материалы имеют некоторые недостатки. Главным из них является трудный процесс обработки и изготовления продукции из него.

Применение

Изначально тугоплавкие металлы использовались при изготовлении конденсаторов и транзисторов для радиоэлектроники. Количество их сфер применения увеличилось только к середине 20 века. Промышленной комплекс расширился до изготовления деталей для станков, автомобилей, самолётов и ракет.

Сплавы, выдерживающие воздействие критических температур, начали использоваться для изготовления посуды. Тугоплавкие металлы применяются в процессе производства строительных и соединительных материалов. Из них делают детали для бытовых приборов и электроники.

Самым тугоплавким считается вольфрам. Его температура плавления в 3390 градусов превышает показатели других материалов. Однако нельзя забывать про то, что при падении вольфрамовой детали с высоты, она треснет или разобьётся на отдельные части.


Остальные материалы с высоким показателем плавления, немногим отличаются от вольфрама. Используются в машиностроении, кораблестроении, ядерной энергетики, изготовлении промышленного оборудования. Их разработка и исследование продолжается и по сей день.

Российские учёные создали идеальный материал для ракет и космических кораблей

Учёные из НИТУ "МИСиС" создали самый тугоплавкий материал в мире, пишет Ceramics International. Сообщается, что уникальные свойства показал карбонитрид гафния — вещество, в котором есть гафний, углерод и азот.

Напомним, гафний — это тяжёлый металл, его используют в атомной промышленности, оптике, а также в производстве ядерных ракетных двигателей. В чистом виде его температура плавления — 2232 градуса Цельсия. Чаще всего применяют карбид гафния — соединение гафния с углеродом. Этот материал ценят за тугоплавкость. И до сих пор ему в этом не было равных — 3890 градусов Цельсия (температура плавления).

В 2015 году американские учёные предсказали, что ещё более жаропрочным может оказаться карбонитрид гафния — материал, в формуле которого, кроме гафния и углерода, есть азот. Российским исследователям удалось создать его в лаборатории методом высокотемпературного синтеза.

Отмечается, что они сравнили его образцы с прототипом — карбидом гафния. В ходе испытаний выяснилось, что новое вещество намного более тугоплавкое. По данным МИСиС, его температура плавления превышает 4000 градусов Цельсия. Для сравнения — температура на поверхности Солнца составляет около 5700 градусов Цельсия. Как подчеркнули учёные, более точно измерить тугоплавкость нового вещества не представляется возможным — в лаборатории не получается создать нужные условия.

В МИСиС выразили уверенность, что карбонитрид гафния может стать полезным в первую очередь для строительства аэрокосмической техники. Они планируют проверить его работоспособность при движении с гиперзвуковой скоростью.

тугоплавкое вещество - английское определение, грамматика, произношение, синонимы и примеры

В отличие от летучих веществ, элементы и соединения с высокими температурами кипения известны как тугоплавкие вещества . WikiMatrix WikiMatrix

Закачка тугоплавких веществ патенты-wipo патенты-wipo

При определении точки плавления в огнеупорного вещества этим методом, необходимо либо иметь черные условия тела или знать коэффициент излучения измеряемого материала.WikiMatrix WikiMatrix

В F.H. Frimmel, G. Abbt-Braun, K.G. Хойман, Б. Хок, Х.-Д. Людеманн и М. Спителлер (ред.), Огнеупор Органические Вещества в окружающей среде. Гига-френ Гига-френ

На главную Вещества Источники Политика обращения с токсичными веществами Понимание процесса обращения с токсичными веществами Часто задаваемые вопросы Свяжитесь с нами Стратегические варианты обращения с токсичными веществами - Огнеупорные керамические волокна | ТОС | Предыдущая | Далее | 1.Гига-френ Гига-френ

Смесь химических веществ для получения огнеупорных составов Польские Патенты Польские Патенты

В этом случае общее количество НКВЗА веществ в огнеупорной футеровки должно быть использовано при расчете порогов отчетности для каждого вещества . Гига-френ Гига-френ

В этом случае общее количество НКВЗА веществ в огнеупорной футеровки должно быть использовано при расчете порогов отчетности для каждого вещества .6. Гига-френ Гига-френ

футеровки прочие и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества еврлекс еврлекс

футеровки на основе углерода и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

Футеровки прочие и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

футеровки прочие и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

16 11 03 * | футеровки прочие и огнеупоры металлургических процессов, содержащие опасные вещества | ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

футеровки на углеродной основе и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

Футеровки на основе углерода и огнеупоров металлургических процессов, содержащих опасные вещества Eurlex2019 Eurlex2019

16 11 03 (*) | Прочие футеровки и огнеупоров металлургических процессов, содержащие опасных веществ | ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

.

Какое самое дорогое вещество в мире?

По стоимости производства самым дорогим веществом в мире является антивещество. Стоимость создания этого материала оценивается примерно в 1771 триллион долларов США (USD) за унцию (62,5 триллиона долларов США за грамм), хотя некоторые официальные органы считают, что в конечном итоге она может снизиться до всего лишь 141,75 миллиарда долларов США за унцию (5 миллиардов долларов США за унцию). грамм). Это стоимость антиводорода, простейшей формы этого типа вещества, и антивещества, эквивалентного элементу водорода.Другие антиэлементы были бы еще дороже. По состоянию на 2013 год было произведено лишь небольшое количество атомов антиводорода - только для исследовательских целей - и это вещество недоступно для продажи.

Ученые используют антивещество для исследований.
Почему такое дорогое антивещество

Антивещество состоит из частиц, которые можно рассматривать как противоположности их нормальным аналогам материи.Вещество, с которым знакомы люди, состоит из атомов, которые состоят из ядра, содержащего тяжелые положительно заряженные частицы, называемые протонами, окруженные «облаком» легких отрицательно заряженных электронов. Атомы антивещества имеют отрицательно заряженные антипротоны в ядре, а положительно заряженные антиэлектроны - обычно называемые позитронами - окружают их. Хотя антипротоны были обнаружены в космических лучах, а позитроны испускаются некоторыми радиоактивными элементами, естественный источник антиатомов неизвестен, поэтому необходимо производить антивещество.

Когда-нибудь антивещество можно будет использовать в качестве топлива.

Позитроны могут быть довольно легко получены из материалов, которые их излучают, но гораздо более тяжелые антипротоны должны быть созданы в коллайдерах частиц - машинах, которые посылают субатомные частицы врезаться друг в друга и в другие материалы с огромной скоростью.Эти столкновения концентрируют огромное количество энергии в чрезвычайно малых объемах пространства, что приводит к созданию материи в форме частиц и античастиц, включая антипротоны. Их можно разделить магнитным способом и объединить с позитронами, чтобы получить атомы антиводорода.

Поскольку эти антиатомы могут быть произведены только на небольшом количестве предприятий и только в крошечных количествах, антиводорода крайне мало.Его не только сложно и дорого сделать, но и уловить и хранить. Антиатомы сильно притягиваются к нормальным атомам из-за того, что электроны и позитроны имеют противоположные электрические заряды, и когда они встречаются, они аннигилируют друг друга, и вся их масса превращается в энергию. Хранение включает в себя вакуумные контейнеры, которые с помощью магнитных полей не позволяют антиатомам касаться сторон. Сочетание этих факторов делает антивещество самым дорогим веществом в мире.

Использование антиматерии

Ученые не стали бы трудиться над созданием этого вещества, если бы у него не было некоторых потенциальных применений.Антивещество имеет самую большую плотность энергии из всех возможных видов топлива, а это означает, что оно может выделять больше энергии на единицу веса, чем любое другое вещество. Поскольку для производства антивещества требуется даже больше энергии, чем можно получить из него, это не решение энергетических проблем планеты; однако он был предложен в качестве возможного будущего ракетного топлива, поскольку теоретически он мог бы разгонять полезный груз до значительной доли скорости света. Однако на данный момент его главный интерес для ученых заключается в том, что он может раскрыть о законах физики.

Другие дорогие вещества

По-прежнему относящиеся к области экзотической физики, ядерные изомеры, хотя и не дотягивают до самого дорогого в мире вещества, будут иметь чрезвычайно высокую цену - возможно, более 28 миллиардов долларов за унцию (1 миллиард долларов за грамм).Это элементы, в которых атомное ядро ​​имеет больше, чем его минимальное количество энергии - минимум, известный как «основное состояние». В большинстве случаев ядро ​​в этом «возбужденном» состоянии вернется в свое основное состояние за крошечные доли секунды, выделяя энергию в виде гамма-лучей, но некоторые ядерные изомеры, такие как гафний-178m2 и тантал-180m, относительно стабильны и долговечны. В нормальных условиях эти изомеры медленно выделяют энергию, так как их ядра в течение длительного периода случайным образом меняют форму.

Эксперименты 1990-х годов, казалось, показали, что образец гафния-178m2 можно было заставить сразу вернуться в свое основное состояние, высвободив большое количество энергии, путем бомбардировки его рентгеновскими лучами. Это повысило возможность использования изомера для хранения энергии или разработки новых типов оружия.Однако попытки воспроизвести этот эффект пока не увенчались успехом, и многие ученые очень скептически относятся к этим возможностям. Как и антивещество, эти вещества необходимо производить в дорогостоящих коллайдерах частиц, и они доступны только в крошечных количествах.

.

Определение веществ по Merriam-Webster

вещество | \ ˈSəb-stən (t) s \

b : фундаментальная или характерная часть или качество

2a : конечная реальность, которая лежит в основе всех внешних проявлений и изменений

b : практическая важность : значение, полезность … Законопроект - который будет лишен содержания в том смысле, что он будет утверждать не что иное, как набор идей - Ричард Ривз

3a : физический материал, из которого что-то сделано или который имеет дискретное существование

b : материя конкретный или определенный химический состав

c : что-то (например, наркотики или алкогольные напитки) считается вредным и обычно подлежит правовому ограничению хранение наркотических веществ, контролируемых по закону

4 : материальное имущество : имущество семейство веществ.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Вещество - это материал или материя, из которых что-то сделано. Вещества - это физические предметы, которые можно увидеть, потрогать или измерить. Они состоят из одной или нескольких элементарных частей. Железо, алюминий, вода и воздух - примеры веществ.

Пар и жидкая вода - это две разные формы одного и того же химического вещества, воды.

Основная проблема четкого определения того, что такое субстанция, что если, например, рассматривать не только вселенную (космос), бытие и небытие, а вообще все, то возникает вопрос, что является постоянным основным принципом (атрибут) - это основа субстанции, которая обычно состоит из всего (то есть материи, разума, чувств, пространства, души и т. д.).

Латинское слово субстанция - перевод греческого слова, обозначающего сущность ( ousia ), а на латыни для описания сущности используется слово essentia . В античной философии субстанция трактуется как субстрат, первооснова всего (например, «вода» Фалеса, «огонь» Гераклита).

В наше время понятие вещества трактуется и широко распространяется. Первая точка зрения связана с онтологическим пониманием субстанции как конечного базового бытия (Фрэнсис Бэкон, Бенедикт Спиноза, Готфрид Вильгельм Лейбниц).Центральная категория метафизики в философии субстанция отождествляется с Богом и с природой и определяется как причина самой себя (лат. causa sui ). Основные характеристики (атрибуты) вещества от Бенедикта Спинозы - мышление и растяжка. По аналогии с философией Бенедикта Спиноза субстанция рассматривается в свете концепции Рене Декарта и Лейбница. Первая субстанция представляет собой единство субъекта и объекта, а вторая - те же атомы, простые существа, которые теряют свою протяженность, но получают атрибуты устремлений (фр. appetitio n) и множественности.Благодаря Лейбницу вещество начинает ассоциироваться с материей.

Вторая точка зрения на сущность - это гносеологическое понимание концепции, ее возможностей и потребности в научном познании (Джон Локк, Дэвид Хьюм). Иммануил Кант считал, что закон, согласно которому любое изменение сущности событий и количества хранящихся в нем в природе остается неизменным, можно отнести к «аналогиям опыта». Георг Вильгельм Фридрих Гегель определил субстанцию ​​как целостность изменчивой, преходящей стороны вещей, как «важный шаг в развитии воли.«Для Артура Шопенгауэра субстанция - материя, для Дэвида Юма - фикция, свойства сосуществования.

.

Определение вещества Merriam-Webster

вещество | \ ˈSəb-stən (t) s \

b : фундаментальная или характерная часть или качество

2a : конечная реальность, которая лежит в основе всех внешних проявлений и изменений

b : практическая важность : значение, полезность … Законопроект - который будет лишен содержания в том смысле, что он будет утверждать не что иное, как набор идей - Ричард Ривз

3a : физический материал, из которого что-то сделано или который имеет дискретное существование

b : материя конкретный или определенный химический состав

c : что-то (например, наркотики или алкогольные напитки) считается вредным и обычно подлежит правовому ограничению хранение наркотических веществ, контролируемых по закону

4 : материальное имущество : имущество семейство веществ.

Смотрите также