Který materiál má největší pevnost v tahu?

Materiálem s největší pevností v tahu je uhlíkové nanotrubicové vlákno. Je také nejpevnějším známým materiálem s ohromně vysokým elastickým modulem, což znamená, že se snadno neroztahuje. Uhlíkové nanotrubice mohou být vizualizovány jako grafenové listy stočené do válců jen molekula široká.

Tyto válce mohou mít jednoduché stěny (SWNT nebo jednostěnné uhlíkové nanotrubice) nebo více stěn (MWNT nebo vícestěnné uhlíkové nanotrubice). Vícevrstvé uhlíkové nanotrubice byly měřeny jako materiál s nejvyšší pevností v tahu ze všech, měřily se při 63 GPa (gigapascaly) pro testování v atomovém měřítku, výrazně pod teoretickým maximem 300 GPa. Vědci dosud nebyli schopni vyrobit tuto pevnost v tahu ve volně ložených materiálech, ačkoli práce stále pokračuje a eventuální úspěch se zdá pravděpodobný.

Na rozdíl od uhlíkových nanotrubic má ocel s vysokým obsahem uhlíku pevnost v tahu přibližně 1,2 GPa. Hromadné uhlíkové nanotrubkové vlákno bylo vytvořeno s pevností v tahu 1,6 GPa, což je nejsilnější pevnost v tahu jakéhokoli vlákna, přírodního nebo umělého, přes řádovou velikost. Další vylepšení o další řád se zdají v příštích několika desetiletích věrohodná. Uhlíkové nanotrubkové vlákno je tak silné, že 50 000 km dlouhý (31 070 mil) kord vlákna mohl být rozšířen od zemského povrchu na geosynchronní orbitu a nezlomil by se. Tento koncept je známý jako kosmický výtah.

V květnu 2007 se vědcům financovaným americkým námořnictvem podařilo vyrobit uhlíkové nanotrubice s délkou přesahující 2 mm, dosud nejdelší. Poměr délky a šířky těchto nanotrubic je přibližně 900 000 ku 1. Námořnictvo se pochopitelně zajímá o vlákna s nejvyšší možnou pevností v tahu, protože používá lana pro četné účely, jako je vyvazování, upevnění nákladu atd. Silnější vlákna by umožnila ponoření ROV (dálkově ovládaná vozidla), která váží více, cestují hlouběji a spolehlivěji jsou svázány se svými základnovými stanicemi, což je relevantní s ohledem na japonský ROV ve výši 15 milionů USD, který patří mezi nejpokročilejší na světě, který byl nedávno ztracen v průběhu silná bouře. Vlákna s nejvyšší pevností v tahu by tedy zvýšila naši schopnost prozkoumat dna oceánů.

Podobné výhody by se mohly šířit do všech oborů inženýrství a designu. Mosty by mohly být mnohem silnější, kdyby se uhlíkové nanotrubičové vlákno stalo dostupnějším. V současné době to stojí stovky nebo tisíce dolarů za gram, ale náklady v posledních letech exponenciálně klesají.