人類已知的十大最強韌材料

　　1、石墨烯  Graphene

　　簡介：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構，也是目前已知最薄的一種新材料。抗拉強度和彈性模量分別為125Gpa和1.1TPa，其強度為普通鋼的100倍，用石墨烯制成的包裝袋，可以承受大約2噸的重量，是目前已知的強度最大的材料。

　　發(fā)展趨勢：2010年諾貝爾物理學獎獲得以后，全球石墨烯專利申請開始急劇增加，未來有望在電子、儲能、催化劑、傳感器、光電透明薄膜、超強復合材料以及生物醫(yī)療等眾多領域應用。

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

　　2、碳納米管 Carbon Nanotube

　　簡介：碳納米管是一種呈六邊形排列的碳原子構成數(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：單壁碳納米管（SWCNT）和多壁碳納米管（MWCNTs）。碳納米管具有良好的力學性能，抗拉強度達到50～200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個數(shù)量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。

　　發(fā)展趨勢：自90年代發(fā)現(xiàn)以來，碳納米管相關產業(yè)蓬勃發(fā)展，大量用于制造復合材料和薄膜、透明導體、熱界面、防彈衣、風渦輪機葉、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)結構和玻璃態(tài)結構，這種雙重結構決定了其擁有晶態(tài)金屬和玻璃許多無法企及的性質，如良好的導電性，高強度，高彈性，更耐磨和腐蝕。金屬玻璃的強度高于鋼，硬度超過高硬工具鋼。

　　發(fā)展趨勢：超級強力、彈力和磁力特質，且較為大塊，保持固體而不會在高溫下結晶的金屬玻璃，主要在引用在航天領域及軍用武器。

　　主要研究公司及機構：Glassimetal Technology Inc.，日本東北大學金屬材料研究所，美國加州理工學院等。

　　4、超高分子量聚乙烯纖維UHMWPE

　　簡介：超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）是由相對分子質量在100萬到500萬的聚乙烯紡成的纖維，是目前世界上強度最高與比重最輕的纖維，其強度比鋼絲高15倍，但是很輕，最多可比芳綸等材料輕40%。

　　發(fā)展趨勢：從繩索、系纜和繩網(wǎng)，到生命防護應用、高性能紡織品、復合材料、層壓材料，應用范圍極其廣泛。未來5年和10年內世界UHMWPE的年需求量將分別在6萬噸和10萬噸。

　　主要研究公司：荷蘭DSM公司，美國Honeywell公司，日本三井化學，上海斯瑞聚合體科技有限公司，湖南中泰特種裝備有限責任公司，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度和碳納米管相當，但是其真正的優(yōu)勢來自于當其和高分子材料結合時，它可以牢牢粘在聚合物材料上。氮化硼納米管材料的強度都比碳納米管的強度高，比PMMA界面高30%左右，而比環(huán)氧樹脂高20%左右。

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

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

　　6、朗斯代爾石Lonsdaleite

　　簡介：朗斯代爾石由美國地質學家朗斯代爾在一個隕石坑發(fā)現(xiàn)，并定義為六方晶系隕石鉆石，它與鉆石一樣，都是由碳原子構成，但它們的碳原子卻以不同形狀排列，經(jīng)過模擬實驗發(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硬的物質，是碳元素的同素異形體。金剛石硬度為摩氏硬度最高級第十級，顯微硬度10000kg/mm2，比石英高1000倍，比剛玉高150倍。

　　發(fā)展趨勢：金剛石在工業(yè)上應用十分廣泛，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，中國生產金剛石工具的企業(yè)發(fā)展很快，年銷售收入增長率高達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，豫金剛石，四方達等。

　　8、氣凝膠 Aerogel

　　簡介：Aerogel氣凝膠是一種固體物質形態(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”，其實非常堅固耐用。它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力，在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。

　　發(fā)展趨勢：氣凝膠在熱學、光學、電學、力學和聲學等領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。

　　主要研究公司及機構：德國巴斯夫公司、德國維爾茲堡大學、美國勞倫茲·利物莫爾國家實驗室，法國蒙彼利埃材料研究中心，納諾科技有限公司，光訂購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）、木屑等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅硬度很大，摩氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石，具有優(yōu)良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。

　　發(fā)展趨勢：碳化硅作為第三代半導體材料的典型代表，受到半導體下游企業(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)勢突出，產業(yè)前景廣闊。

　　主要研究公司及機構：Silicon Carbide Products Inc., 美國Cree公司，河北同光晶體有限公司、中國科學院半導體研究所、廈門芯光潤澤科技有限公司等。

　　10、達爾文吠蛛絲 Darwin'sdark spider

　　簡介：據(jù)報道，科學家在馬達加斯加島發(fā)現(xiàn)蜘蛛新物種達爾文吠蛛，能編織出世界上最大、也是最堅實的蛛網(wǎng)，這種蜘蛛織出的蛛網(wǎng)寬度達25米，是迄今為止研究過的最強生物材料，是相同尺寸的凱夫拉纖維強度的10倍。

世界上最貴的十大材料

　　1、反物質

　　簡介：反物質，在粒子物理學里是由反粒子組成，反粒子是任意具有相同質量卻帶有相反電荷的粒子。反物質和物質是相對立的，會如同粒子與反粒子結合一樣，導致兩者湮滅并釋放出高能光子或伽馬射線。生產1克反物質將需要2500萬億千瓦時的能量和超過1千萬億美元的成本，由此不難想象，人造反物質是多么地珍稀。

　　用途：反物質是最理想的宇宙飛船能源，據(jù)計算，一粒鹽粒大小的10毫克反質子便可產生相當于200噸化學燃料的推進能量。

　　2、內嵌富勒烯 Endohedral Fullerenes 1億英鎊/克

　　簡介：內嵌富勒烯于1985年首次被發(fā)現(xiàn)，是一種球形碳納米結構，由60個原子組成一個緊湊的富勒烯籠，里面包含非金屬單質或簡單分子，如氮、磷和氦等。由于生產、分離、純化和保存過程極其困難，使得其價格高昂。

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

　　主要研究公司及機構：牛津大學（牛津大學碳材料設計公司），中國科學院，北京大學等。

　　3、锎 Californium 2700萬美元/克

　　簡介：锎（Californium）是一種放射性金屬元素，屬于錒系元素，是第六個被人工合成出來的超鈾元自然界能自行產生的元素中質量最高的。

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

　　4、氚 Tritium 30000美元/克

　　簡介：氚（Tritium）也稱作超重氫，是氫的同位素之一，它的原子核由一個質子和兩個中子組成，并帶有放射性，會發(fā)生β衰變。氚在自然界中存在極少，一般從核反應中制得，所以造價高昂。

　　用途：氚及其標記化合物在軍事、工業(yè)、水文、地質以及各個科學研究領域里均起著重要的作用。

　　5、塔菲石 Taaffeite 2000~15萬美元/克

　　簡介：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月在愛爾蘭都柏林的一家珠寶店發(fā)現(xiàn)了第一個樣品，大多數(shù)寶石在發(fā)現(xiàn)太菲石之前都被誤認為是尖晶石。

　　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。顏色呈深紅、淺紅及橙紅色，有時幾乎是紅寶石紅色或紫紅色的綠柱石質寶石，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） 150萬美元/克

　　簡介：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。投于長崎市的原子彈，使用了钚制作內核部分。其也是放射性同位素熱電機的熱量來源。

　　8、黃金 Gold 37.03美元/克

　　簡介：黃金（Gold）是化學元素金（Au）的單質形式，是一種軟的，金黃色的，抗腐蝕的貴金屬。如今世界每年礦產黃金2600噸左右。

　　用途：黃金不僅是用于儲備和投資的特殊通貨，同時又是首飾業(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，可拉成很細的鉑絲，軋成極薄的鉑箔。化學性質極穩(wěn)定，不溶于強酸強堿溶液，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。化學工業(yè)中，用以制造高級化學器皿、鉑金坩堝、電極和加速化學反應速度的催化劑。鉑銥合金是制造自來水筆筆尖的材料。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

　　簡介：銠，元素符號Rh，源自希臘語rhodon，意為“玫瑰”，是一種銀白色、堅硬的金屬，且具有高反射率。銠存在于鉑礦當中，通過精煉得到，化學性質穩(wěn)定，在中等溫度下能抵抗大多數(shù)普通酸（包括王水在內）。

　　用途：銠可用來制造加氫催化劑、熱電偶、鉑銠合金等。

　　（注：以上物質價格截止日期： 反物質：2014年9月；內嵌富勒烯：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）

世界上十大熔點最高的材料

　　1、碳化鉭鉿合金 Ta4HfC5 （3990℃）

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

用途：用作火箭、噴氣發(fā)動機的耐熱高強材料以及控制和調節(jié)裝備的零件等。

　　2、石墨 Graphite（3652 ℃）

　　簡介：石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結合，構成共價分子。由于其特殊結構，具有耐高溫，導電、導熱性，潤滑性，化學穩(wěn)定性，可塑性等。

　　用途：傳統(tǒng)可用作耐火材料、導電材料、耐磨潤滑材料以及鑄造、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，山西晉能集團有限公司，方大碳素等。

　　3、金剛石 Diamond（3550 ℃）

　　簡介：金剛石是原子晶體，石墨是混合型晶體，石墨晶體的熔點反而高于金剛石，似乎不可思議，但石墨晶體片層內共價鍵的鍵長是1.42×10－10m，金剛石晶體內共價鍵的鍵長是1.55×10－10m。同為共價鍵，鍵長越小，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，故而熔點應該更高。

　　用途：工藝品和工業(yè)中的切割工具，如拉絲模、車刀、刻線刀、硬度計壓頭、地質和石油鉆頭、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Elementsix公司，美國Diamond Innovation, 韓國IL Jin公司，凱吉斯KGS金剛石集團，鄭州華晶金剛石股份有限公司等。

　　4、鎢 Tungsten（3400 ℃）

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

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

　　5、二硼化鋯 ZrB2（3245℃）

　　簡介：二硼化鋯（ZrB2）是具有六方晶體結構的高度共價的耐火陶瓷材料，其構成的超高溫陶瓷（UHTC）熔點達3246oC，具有高熔點、相對低的密度（約為6.09g / cm 3）和良好的高溫強度。

　　用途：可用作高溫航空應用（如超音速飛行或火箭推進系統(tǒng)）。

　　6、二硼化鈦 TiB2（3225℃）

　　簡介：二硼化鈦（TiB2）外表呈灰色或灰黑色，具有六方（AlB2）的晶體結構。硬度大，作為陶瓷具有優(yōu)良的導熱性，氧化穩(wěn)定性和耐機械侵蝕性。

　　用途：TiB2是一種合理的電導體，可以用作鋁冶煉中的陰極材料。

　　7、錸 Rhenium（3180℃）

　　簡介：錸是一種金屬元素，高熔點金屬之一，外表與鉑相同，溶于稀硝酸或過氧化氫溶液，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。

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

　　8、碳化鈦TiC（3100℃）

　　簡介：碳化鈦（TiC）是一種極硬的（摩氏硬度達 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構。具有高熔點、沸點和硬度，還有良好的導熱和導電性，在溫度極低時甚至表現(xiàn)出超導性。

　　用途：廣泛用于制造金屬陶瓷， 耐熱合金、硬質合金、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：鋨可用來制造超高硬度合金，鋨同銠、釕、銥或鉑的合金，常用作電唱機、自來水筆尖及鐘表和儀器中的軸承。

　　10、碳化硅 SiC（2820℃）

　　簡介：碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產綠色碳化硅時需要加食鹽）等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。

　　用途：碳化硅顆粒可以通過燒結結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用中，例如汽車制動器，汽車離合器和防彈背心中的陶瓷板。