tl; dr ¿Cuál es el vidrio más fuerte que se puede preparar a partir de una sola fuente natural razonablemente abundante? (Sin fabricación nuclear o cuántica)
Así que estoy desarrollando un personaje para una historia. Tiene poderes que son muy similares a la alquimia en Full Metal Alchemist y en FMA tienen la Ley de Intercambio Equivalente que establece:
La humanidad no puede ganar nada sin antes dar algo a cambio. Para obtener, algo de igual valor debe perderse.
Entonces, básicamente, usa la magia para hacer una cosa a partir de otras cosas. En el nivel atómico (no seamos lindos y traigamos la mecánica cuántica a esto. Transforma elementos).
Además, no puede garantizar una forma cristalina debido a fallas en la geometría y la geología (sin ternura de diamante). Su vida es un desastre pero no se disculpa. La química fallida es la razón por la que no puede simplemente preparar un explosivo o un arma química.
Pero eso está bien con él. Simplemente puede hacer que aparezcan cosas duras y apuñaladas de la naturaleza, aprovechando el miedo que tienen los seres vivos a ser apuñalados. Así que básicamente está creando vidrio (esto incluye vidrio metálico ).
Entonces mi pregunta: ¿cuál es el vidrio más fuerte que puede hacer estrictamente a partir de un entorno natural común?
Puntos clave que usaré para juzgar una respuesta:
Hay un concepto erróneo común sobre la diferencia entre duro y duro. Los materiales resistentes pueden resistir mucho estrés sin romperse . Duro significa que el material es difícil de sangrar. Así que me pregunto: Deja caer un rubí (duro) desde un edificio alto. ¿Estará rayado? No. ¿Pero se romperá? Probablemente. Peor aún, hay ecuaciones matemáticas que muestran que un material no puede ser increíblemente duro y resistente al mismo tiempo. Así que traté de encontrar un vidrio que fuera al menos algo duro y algo fuerte. Estoy presente:
http://www.pnas.org/content/105/51/20136.short
Titanio BMG
Este vidrio utiliza titanio (famoso por su dureza) y circonio en el vidrio para producir un vidrio más duro que el acero y, lo que es más importante , más resistente . Si va contra la carne, le sugiero algo con más dureza y menos dureza, pero cualquier tipo de armadura y su lanza de vidrio o corindón se romperán. ¡Prueba este en su lugar!
¿Cuál es el vidrio más resistente que puede fabricar estrictamente a partir de un entorno natural común?
Si bien no es cristalino, el vidrio todavía se compone de una red iónica; es simplemente muy irregular y no repetitivo.
Lo que se quiere obtener es solidez, es decir, resistencia a la fractura. Esto se puede obtener sometiendo la red iónica a una tensión de compresión realmente fuerte, de modo que una fractura tendría poca o ninguna posibilidad de formarse.
Una forma de hacerlo es calentar el vidrio a un rango de temperatura preciso y luego enfriarlo repentinamente para que el exterior se encoja a un ritmo diferente del interior, lo que genera una gran tensión residual . Para romper el vidrio, primero debes superar ese estrés; así es como las lágrimas de Batavian (también conocidas como Prince Rupert's Drops) pueden resistir el impacto de una bala.
Otra forma es forzar el enrejado fuera de su forma natural; esta es todavía una rama de la química poco explotada, pero da origen a cosas que explotan más de lo debido ( octanitocubano ), resortes que son más elásticos de lo que deberían ser, y vidrios que son mucho más fuertes de lo que tenían derecho a ser .
El proceso de estiramiento de la red generalmente se realiza reemplazando átomos y grupos con otros átomos y grupos que son compatibles, pero mucho más pequeños o más grandes que los que reemplazan. Reemplazar el sodio con potasio te da vidrio Gorilla; reemplazarlo con otros metales le da "aluminio transparente" (no aluminio real, Sr. Scott, ¡lo sé!) y otros vidrios de alta resistencia a la tracción.
He leído que Gorilla Glass es aproximadamente el 20-30% del estrés teórico máximo que puede soportar la red (es decir, si lo hicieras diez veces más fuerte, explotaría solo). Para empezar, se usa vidrio de aluminosilicato de sodio normal, que creo que es su caso; de lo contrario, tendría alguna otra cerámica.
Por lo tanto, creo que se puede lograr una fuerza tres o cuatro veces mayor que la de Gorilla Glass si se tiene un control lo suficientemente fino sobre la materia.
Esto también se conoce como Moissanite (SiC). Es casi tan duro como el diamante. El color varía, pero generalmente es transparente.
Si la ausencia de carbono es un requisito difícil, entonces el corindón ( ) también funcionaría. Generalmente transparente excepto cuando está contaminado con impurezas. Cuando se contamina con cromo, el corindón se vuelve rojo para formar rubí. El corindón está justo detrás del diamante en la escala de dureza de Mohs.
Mientras estas sean solo armas apuñaladoras, entonces Moissanite y Corundum deberían funcionar bien. Si ninguno de estos es aceptable, se pueden realizar lecturas adicionales en los cristales más duros. Recuerde, la única diferencia entre el aburrido grafito mundano y un diamante es la forma del cristal.
El silicio, el carbono, el boro, el oxígeno y el nitrógeno son elementos muy comunes. Formar los cristales correctos es lo que los hace increíblemente fuertes. Casi todas las rocas que ves están hechas de silicio y oxígeno. Sería muy difícil quedarse sin materias primas.
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