지구상에서 최강의 강도를 가진 물질 8가지!

 

※ 본 내용은 유튜브 채널 '책밖과학'에서 제공하며, 타 블로그 및 유튜브 채널에서의 사용을 절대 금지합니다.

 

 

1. 거미줄(생물 최강)

 

 

거미줄은 생물이 만들어낸 물질중에서 가장 강도가 높은 물질입니다.

특히 "다윈스 바크"라는 거미는 보통 거미의 거미줄보다 강도가 2배 더 높은 자연계 최강의 실을 만들어내는 것으로 알려져 있습니다.

 

강도는 갑옷과 방검복, 비행기의 소재 등에 사용되는 케블라의 10배 이상이라고 합니다.

이렇게 강한 이유는 다윈스 바크 거미가 세계 최대의 그물망을 만들기 때문입니다.

 

이 거미는 먹이를 포획하기 위해 최대 폭 25m, 면적 2.8평방미터의 그물망을 강이나 연못을 가로질러 만듭니다.

실의 강도는 망의 크기와 함께 진화되었으며, 현재까지 알려진 자연계의 실 중에 최강의 실이 되었다고 합니다.

 

 

 

 

 

2. 탄화 규소(다이아몬드에 버금가는)

 

 

전차의 장갑 소재로 사용되고 있는 것이 바로 탄화 규소입니다.

표면을 긁었을때 버티는 정도(모스 경도)가 다이아몬드에 버금가는 수준이라고 합니다.

 

탄화 규소를 다른 소재와 소결(물체를 가열하였을 때, 분체 입자 간에 결합이 일어나 응고하는 현상)시킴으로써 매우 단단한 세라믹을 만들 수 있습니다.

그래서 높은 내구성을 필요로 하는 자동차의 브레이크나 클러치, 방탄 조끼 등에 많이 이용된다고 합니다.

 

또한 매우 높은 온도에서도 변형되지 않는 뛰어난 내열성 때문에 원자력 발전소의 고온 가스로 및 연로 커버 등에 이용된다고 합니다.

 

 

3. 다이아몬드(광물 최고 강도)

 

 

다이아몬드는 자연계의 물질 중에서 가장 단단한 물질입니다.

모스 경도에서는 이 정도 수준의 물질이 존재하지 않는다고 합니다.

 

열이 전달성도 매우 우수하다고 하는데요.

열 전도율이 구리의 5배나 된다고 합니다.

 

그러나 긁힘의 강도는 최강이지만 충격에 대한 내성이 별로 없습니다.

그릇 등의 도자기와 같이 순간적으로 강한 힘을 가하면 쉽께 깨져버립니다.

망치 등으로 다이아몬드를 강하게 내리치면 산산조각이 날 수도 있다고 합니다.

 

 

4. 우루자이트 질화붕소(다이아몬드보다 강할 가능성)

 

 

다이아몬드는 자연계에서 가장 단단한 물질로 알려져 있지만, 그것은 이제 과거의 일이 될지도 모르겠습니다.

질소와 붕소로 이루어진 이 화합물은 다이아몬드보다 18% 더 단단할 것으로 예상되고 있습니다.

 

그러나 이 물질은 화산 폭발 때 만들어지기 때문에 극히 소량밖에 얻을 수 없다고 합니다.

그래서 그 강도를 테스트할 만한 양을 얻을 수 없어 실제로 어느 정도의 강도를 가지고 있는지 확실히 알 수 없다고 합니다.

 

 

5. 론스달라이트(다이아몬드보다 강하다?)

 

 

우루차이트 질화붕소처럼 다이아몬드보다 더 단단할 것으로 예상되고 있는 물질입니다.

이 물질은 다이아몬드와 같은 탄소로 이루어져 있습니다.

 

다이아몬드와 다른 점은 탄소의 구성 방식입니다.

다이아몬드는 탄소가 입방체를 이루도록 구성되어 있지만, 론스달라이트는 육각형의 기둥 형태로 되어 있습니다.

 

다이아몬드보다 58% 더 단단할 것으로 예상되지만, 운석에서 극소량 밖에 발견되지 않았기 때문에 아직 실제 테스트는 진행되지 않았다고 합니다.

 

 

 

 

 

 

6. 다이니마(최강의 섬유)

 

 

쓰레기 봉투나 용기에 사용되는 폴리에틸렌의 일종인 다이니마는 "세계에서 가장 강력한 섬유"라고 알려져 있습니다.

일반 쓰레기 봉투와 가장 큰 차이는 분자량(분자의 질량)이며, 다이니마는 그 분자량이 매우 크다고 합니다.

 

다이니마는 비중이 물보다 작은 0.97(g/cm3) 이라고 하는데요.

그런데도 비중이 7.8(g/cm3)에 이르는 철보다 더 강도가 높다고 합니다.

 

그 강도는 철의 15배이며, 내마모성과 내충격성이 매우 뛰어납니다.

그러한 강도때문에 방탄 조끼와 전투용 헬멧 등의 소재로 사용되고 있으며, 강한 마모성 때문에 기어, 톱니 바퀴, 농기구 블레이드 등에도 이용되고 있습니다.

 

 

7. 버키 페이퍼(철의 500배 강도?)

 

 

 

머리카락보다 5만분의 1정도로 얇은 탄소 나노 튜브를 결합시켜 만든 얇은 막 모양의 물질입니다.

탄소 나노 튜브 자체도 매우 강도가 높은 것으로 알려져 있지만, 지금까지는 분말 형태로 밖에 얻을 수 없었습니다.

 

박막(두께 μm 이하의 엷은 막) 형태로 만들 수 있게 되면서 궤도 엘리베이터 등 고강도를 필요로 하는 곳에 응용될 가능성이 있습니다.

현재 연구중이지만 장기적으로는 강철의 500배 더 높은 강도, 가벼움은 1/10 이하가 될 것으로 예상되고 있습니다.

 

 

8. 그래핀(현재 모든 물질 중 최강)

 

 

그래핀은 연필심(흑심)에 테이프를 붙였다 떼서 얻을 수 있는 물질입니다.

위의 사진과 같이 탄소 원자가 육각형 모양으로 늘어서 있으며 벌집 구조를 하고 있습니다.

 

다이아몬드와 같은 탄소로 이루어진 물질이지만, 그 강도는 일정 조건하에서 다이아몬드를 뛰어넘습니다.

탄소끼리 결합하는 방향이 수평인 경우 세계 제일의 강도를 자랑한다고 하지만, 수직 방향에는 약하다고 합니다.

 

그 강도는 강철보다 최대 200배 더 높으며, 랩 정도 두께의 그래핀에 구멍을 내기 위해서는 연필 끝에 코끼리가 올라가야할 정도의 압력이 있어야 한다고 합니다.

 

 

 

 

 

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