İnsanlar doğada daha sonra barınak, alet, araç, roket veya mücevher yapmak için kullanılan birçok farklı kaynak bulmuşlardır. Satın aldığınız ürünler, özellikle “teknik” kategoriye giriyorlarsa, genellikle ne kadar iyi yapıldıkları, ne kadar sağlam oldukları ve uzun süreli kullanımın ürünlerin fiziksel bütünlüğünü ne kadar etkilediğine göre değerlendirilir. Esnek bir şey istiyorsanız, sağlam bir malzemeye ihtiyacınız var ve işte şimdiye kadar insanların bulduğu şey.
Öncelikle, belirli bir malzemenin sertliğinden bahsettiğimizde neden bahsettiğimizi kısaca açıklayalım.
Basitçe söylemek gerekirse, belirli bir malzemenin malzemeyi zorlayan çeşitli derecelerde dış kuvvetlere dayanma gücünden bahsediyoruz. Süper sert malzemeler, Vickers sertlik testi olarak bilinen bir ölçekte ölçülür. Bir parçanın kırılmadan önce ne tür bir gerilime maruz kalabileceğini ifade eden birime gigapaskal (GPa) denir. Örneğin, elmaslar, 70 ile 150 GPa arasında puan alan, bildiğimiz en güçlü doğal olarak oluşan malzemedir. 40 GPa’nın üzerindeki herhangi bir şey süper sert bir malzeme olarak kabul edilir.
Listemizde ilk sırada havacılık ve otomotiv endüstrileri üzerinde büyük etkisi olması beklenen bir malzeme var. Bununla birlikte, 2010’daki keşfinden bu yana, son derece umut verici sonuçlarla, özellikle uzayla ilgili testlerde, deneysel uygulamaların dışında henüz kullanılmamıştır. Çelikten 200 kat daha güçlü, kağıttan 1000 kat daha hafiftir. Grafen, üçgen bir kafes içinde düzenlenmiş sadece bir karbon atomu katmanından oluşur. Son derece esnektir ve karbon atomlarının birbirine bağlanma şekli onu yalnızca son derece güçlü ve elektriğe ve ısıya karşı çok iletken kılmakla kalmaz. Bakırla karşılaştırıldığında, bağlı grafen levhalardan yapılan şeritler kütlece %10’da iki katına kadar termal iletkenliğe sahiptir.
Karbon fiber, karbon atomlarının çoğunlukla altıgen bir düzende düzenlendiği bir fiber şeklidir. Bu liflerin çapı yaklaşık 5-10 mikrondur. Grafen ve karbon fiber arasındaki temel fark, grafenin kalınlığının tek bir karbon atomu katmanı için çok daha az olmasıdır. Karbon fiberin özellikleri, yüksek rijitliği ve çok düşük ağırlığı, onu askeri teçhizat, füzeler ve spor araba parçaları inşa etmek için mükemmel bir seçim haline getiriyor. Karbon fiber ayrıca çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir ve bir dizi farklı aşındırıcı kimyasala karşı oldukça dirençlidir.
Otomotiv ve askeri sektörlere uygun bir diğer sert malzeme ise Kevlar’dı. Kevlar, dayanabileceği stres söz konusu olduğunda çelikten beş kat daha güçlüdür. Bu yüzden hala kurşun geçirmez yelek yapmak için kullanılıyor: çok güçlü ve süper hafif bir malzeme.
Muhtemelen elmasların bu listenin başında olmasını bekliyordunuz, ancak insan yapımı malzemeler dünyada bulabileceğimiz en sert mineralden çok daha güçlüdür. Nadir olmalarına ve çok yüksek fiyatlarına rağmen, elmaslar hala birçok endüstride kullanılmaktadır. Bazı özel mavi elmas türleri, özellikle yalıtkanlar ve elektrik (yarı) iletkenler kadar iyi davranır.
Bu sentetik malzeme ilk olarak 1930’larda yapıldı ve karbon fibere çok benziyor. Bununla birlikte, karbon fiberden çok daha ucuzdur, bu nedenle bir binayı ısıl olarak yalıtmak için sıklıkla bir yöntem olarak kullanılmıştır.
