
石墨可以比鑽石或鎢更熱,並保持堅固。圖片來源:Miriam Doerr Martin Frommherz/Shutterstock.com
哪種物質具有最高熔點的問題聽起來很簡單,但是答案證明是“取決於”。也許您被告知答案是高中時的鎢化學班級,但這並不是那麼簡單。
一方面,正如化學老師和教科書真的應該知道的那樣,材料的熔點不僅取決於溫度,還取決於壓力。為了保持簡單,我們通常在1個大氣(101,325 Pascals)處測量熔點。
在這些條件下,鎢在3,414°C(6,177°F)處融化,這是任何元素中最高的熔點。這是愛迪生在他的燈泡中使用它的原因之一 - 即使有很多電流穿過非常苗條的電線,熔化通常也不是問題。
但是,鑽石至少可以加熱一百度並保持堅固。他們不是然後贏得金牌嗎?
這裡的問題是,在1個大氣中,鑽石永遠不會融化。相反,他們昇華- 直接從固體轉到氣體而不先成為液體。在1個氣氛下,鑽石將在約3,550°C(6,422°F)下進行。但是,如果將壓力升高約100倍,則實際上可以使其在4,030至4,430°C(7,290–8,010°F)之間融化。估計的差異使我們懷疑人們通常認為自己的鑽石太有價值,無法浪費確切發現。
但是,鑽石甚至不是具有最高熔點的碳的形式。儘管鑽石是著名的韌性,但看似無害的石墨中的鍵甚至很難突破熱量,需要溫度為3,650°C(6,600°F)。 “石墨是永遠的”,但它的戒指並不完全相同。
石墨可能到達的極端溫度可能對人類非常重要。正在探索一種從可再生能源中存儲能源的方法是使用石墨作為散熱器,將其溫暖到大約1,000°C(1,800°f)當電力豐富並通過內部管道流水以製成蒸汽。這是否會擊敗電池和重力儲能設備還有待觀察,但是想像它的成本比使用鑽石更容易。
但是,宇宙不僅僅是元素。 Hafnium Cabonitride(HFCN)具有被證明了在大氣壓下,熔點約為4,400°C(7,952°F),儘管尚未確認確切溫度。
當您考慮測量如此極端熔點有多困難時,這並不奇怪。畢竟,您不能僅僅將HFCN放在固體物體上,並使其受到強烈的熱量 - 它的休息位置將首先融化。
取而代之的是,通過將長桿放入黑色體腔中並將電流通過桿將其加熱,或通過在其中心上閃光激光來測量所謂的耐火材料(具有很高熔點的熔點)。從材料的最熱部分觀察到輻射的觀察是用於測量其融化的溫度,但是獲得精確的讀數可能是一個挑戰。
與我們有完整列表的元素不同,總是有更多的化合物可以發現。因此,僅僅因為HFCN在我們所知道的任何化合物中都具有最高的熔點,並不意味著它最終不會被淘汰。
尋找最難治性的材料的追求不僅是為了打破記錄。航天器通過大氣或提議返回高超音速車需要他們可以獲得的所有保護,而更高的熔點是其中的一部分。