1.“皇帝新衣”今谁做

    安徒生的童话里有个“皇帝的新衣”的故事，揭露了皇帝的愚蠢和虚荣。那已是多少年前的虚构了，可是在美国的一家研究中心里，几个人整天凑在一起埋头苦干，可又看不见他们在摆弄什么。也是在做皇帝的新衣吗？

    非也。他们是科学家，正在探索一个全新的领域--纳米技术。

    纳米技术之所以吸引了许多人，是因为它有着难以想像的特性。用纳米大小的超细粉末制成的金属材料，其硬度要比普通粗晶粒金属的硬度高2~4倍；在低温下，纳米金属竟然由导体变成了绝缘体；一般的陶瓷很脆，但如果用纳米大小的陶瓷粉末烧制而成的陶瓷制品，却有着良好的韧性。不仅如此，纳米材料的熔点，会随着超细粉末的直径的减小而大大降低。如金的熔点是1064℃，但制成2纳米金粉末的熔点只有33℃。

    2.神奇的陶瓷武器装备

    陶瓷在战场上也是一位冲锋陷阵的好战士。

    这是一个炮火连天的战场：A军数辆主战坦克正掩护步兵向B军阵地发起攻击；B军反坦克分队奋起反击，一发发反坦克导弹像长了眼睛似地准确命中目标，然而A军坦克好像只被轻“挠”了一下，仍继续前进，B军反坦克分队再次组织更加猛烈的反击，仍然无效。B军大乱，A军一举占领阵地。A军坦克之所以坚不可摧，复合装甲中的特种陶瓷材料所起的作用不可低估。

    说起陶瓷，也经历了二三千年的发展，原是由天然无机物砂和粘土烧制而成，它的致命弱点是“脆”，一扔就碎、一碰就裂；加之经受不住急剧加热和急剧冷却，使其用途受到了很大的限制。进入60年代以后，陶瓷的生产技术取得了重大突破，专家们先后利用高纯度的天然或人工合成的无机化合物，研制出众多具有极高使用价值的特种陶瓷。特种陶瓷具有重量轻、硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等超常性能，特别是经过特殊加工的碳化硅、氧化硅等耐热陶瓷，即令在1500℃的高温下，变形也微乎其微。特种陶瓷的这些特性是金属材料及高分子材料所无法比拟的，古老的陶瓷旧貌换新颜。

    陶瓷，尤其是氮化硅和炭化硅陶瓷具有高温强度、耐蚀性和耐磨性，用它们来制造发动机已成为当前世界各国奋力追求的目标。陶瓷发动机具有高效率、节能、减少环境污染等功能。

    3.时代的分水岭

    历史上经过了石器时代、青铜时代、铁器时代以至现在的高分子时代，那么，为什么划分时代要根据材料的不同呢？

    有人把材料、能源和信息，称为现代社会的三大支柱。这就是说，如果把现代社会比作一座大厦，那么材料就是支撑大厦的一个柱子。人类社会和生产力发展的历史，可以说，就是一部人类掌握和利用材料的历史。

    我国有5000年的文明史，从地下发掘的材料上追溯，人类的历史则开始于四五十万年前的猿人时代。考古学家在分析人类社会生产力和物质文明发展史时，找到了一个划分时代的明显标志，这就是材料的利用。

    人类最初一个时代，就是石器时代。那时使用的是用石头打制的石器，这个时期叫旧石器时代，北京猿人就是处在这个时代。到了七八千年以前，人类使用的是磨制石器，还会用火烧制陶器，这个时期叫新石器时代。

    称呼时代，从不同的角度有不同的叫法。如从能源来说，有人称今天为原子能时代；从开发空间来说，有人称今天为宇航时代；从信息来说，有人称今天为信息时代；从生物开发来说，有人称今天为生物工程时代。而我们这里所指的时代，则是从材料利用而言。

    4.听得见虫子爬的声音吗？

    仅凭你的耳朵，能否听得到虫子爬的声音？肯定听不到。但有一种材料能使你享受这绝妙的“声音”.

    科学家使用的是一种叫“压电材料”的东西，它有一个神奇的特性：当你给它一点压力时，它就会产生电压，而且压力越大，它所产生的电压就越大。

    用压电材料可以做出“压电元件”.这种元件的灵敏度极高，只要轻轻摸它一下，它就会产生电压。当然，它所产生的电压是非常非常小的。

    一个虫子在压电元件上爬行，可以产生几十到几百微伏的电压，如果接上电压放大器，只要把这个电压放大千万倍，我们就从喇叭里听到虫子爬的声音。

    嘘--

    如果你说悄悄话的时候，声音一定要压得低低的呀！因为“压电材料”已被用于刺探情报。只要把它往墙上一贴，隔壁人的说话声被听得一清二楚。

    5.学生超过了导师？

    人们把低温状态的导体叫超导体，意思是“超级导体”.超导体的发现给人们最终消灭电阻带来了希望。

    导体在超低温状态下为什么会出现“超导”现象呢？据科学家的解释说，在低温状态下，导体内部的原子被“冻僵”了，不再运动了。这就如同给电子开了一条通道，使电子可以畅通无阻地“通过”.

    利用超导现象，人们可以做好多事情。如今飞驰的磁悬浮列车就是超导现象“送给”人类的礼物。

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    超导现象

    超导现象就是零电阻现象，用超导材料制造输电电缆，基本上不发热、不损耗，电缆的截面可以做得很小，从而节省材料，更重要的是可以避免能源的巨大浪费。

    6.最难以消化的纤维

    在日常生活中，用光来传递信息的情况很多。比如马路上的红绿灯、军事上的信号弹、机场上的导航灯等等。但是，这些光信号只能短距离传递。

    科学家们想，电信号可以用电线传得很远很远，能不能用一种特殊的线来远距离传播光信号呢？光导纤维就是这样构思出来的。

    光导纤维简称光纤，它实际上是一种很细很细的玻璃管。一般的玻璃管是透明的，如果用它来传导光，光线会从管壁漏出去。为了克服这个缺点，专家们把玻璃管做得很细很细，细得比头发丝还细。它的内芯具有非常高的折射率，外面的包皮则折射率极低，这样光线就不会泄漏到管外，而能在管里直来直去，畅通无阻。这种细玻璃管使古老的玻璃材料焕发了青春。由于它细得像纤维，所以叫光导纤维。

    小档案光导纤维光导纤维能让一束光线从一端射入后顺着纤维管道从另一端射出。它的芯线是透明度极高的玻璃细丝。光导纤维是现代通信技术中的重要材料，在医学领域也有不俗表现。

    7.道路上的传感器

    人的皮肤是传感器，可以预测外部情况，那么，道路能不能也放这么一部传感器来监视路面使用情况呢？

    目前，英国《水泥与混凝土研究》杂志报道，一种用新型混凝土拌和物铺筑的道路具有“智能”，它能非常细地显示在路面上行进的车辆的情况。

    英国布法罗大学机械工程师德博拉·钟说：“用‘智能’混凝土铺筑的公路可以分辨出每一辆车的位置、重量和速度。”她认为这种能力可以使公路运输管理部门改变其监控超重卡车的方式。

    “智能”混凝土之所以具有这种能力，就在于混凝土中含有短碳纤维，加入这种材料使得混凝土的电阻可以随着所受的张力和压力的变化而变化。智能混凝土中只需加入极少量（少于总体积的0.5%）的碳纤维。因为碳纤维比混凝土拌和物的导电性能强得多，这么一来，这种“智能”混凝土就变成了一个传感器。

    8.大话玻璃

    玻璃世家有很多孩子，听我一一道来。

    不透明的玻璃。也叫金属玻璃，它是一种非晶态合金。而普通玻璃，是硅酸盐或硅的氧化物之类的东西，因为金属玻璃才能照不出影子。

    变色玻璃是一种能自行调节透光性能的材料，可用于建筑物和车辆窗户的调光，以维持适当光强，隔绝有害光线。如用它制成的墨镜在阳光下颜色会变深，到了室内则恢复透明。

    安全玻璃是由坚韧的塑料内层两片玻璃在一定温度和压力下粘连而成的，其塑料内层可以吸收冲击和爆炸过程中产生的部分能量和冲击波压力。安全玻璃具有防盗、防爆和防弹功能。

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    玻璃幕墙

    玻璃幕墙是指作为建筑外墙装潢的镜面玻璃，它是在浮法玻璃中添加微量Fe、Se等，经过钢化处理制成透明板状玻璃。它可吸收红外线，减少太阳辐射，降低室内温度。

    9.高处不胜寒

    在物质世界里，像水这样的很小很短的分子，是分子世界的“小人”.在分子世界里，还有一类“大个子”，它们是由许多重复结构单位组成的，像一根很长很长的链条，化学家把这类分子叫“高分子”.由高分子组成的材料就叫“高分子材料”.

    大自然的有机化合物是天然的高分子材料，但是人造高分子材料的出现，才只有60多年的历史。人造高分子材料大体可以分成3类，它们就是塑料、合成纤维和合成橡胶。

    人造高分子材料的新用途还是在许多高新技术中。如在航天技术中，可以用合成纤维制成耐辐射的宇航服。利用高分子材料可以制成各种人造器官代替人体器官，为病人带来福音。用它制造的人造血管、人造气管、人造骨、人造心脏瓣、人造关节、人造皮肤、人造肾等，都已经用在临床治疗中。

    10.锁住记忆的方法

    为什么录音机有记忆功能？是因为磁记录信息存储材料的出现。

    新的磁记录材料正朝着两个方向发展：一是提高记录密度，就是在单位面积上记录更多的信息；二是提高信噪比，即使信号具有一定强度，而同时所引入的噪音尽可能的低。

    经过几十年的发展，磁记录材料已经发展到连续薄膜磁记录材料。这大大提高了存储量。

    20世纪80年代初出现的数字化光盘存贮技术开辟了光存贮发展的新道路。光盘存贮是通过调制激光束以光点的形式把信息编码记录在光学圆盘镀膜介质中。由于光盘读写时与记录介质无接触，因此它的噪声远比磁盘低得多，使用寿命也要长，可保存10年以上。它还具有保真度高，既可录放又可擦写等优点。

    近年来，科学界一致认为今后的15年是光盘和磁盘兼容的时期。在不久的将来，人们将利用光存贮材料存贮量大的特点，将成千上万本书的内容存储在光盘里，实现像提公文包那样提起一个大型图书馆所存图书的美好愿望。

    11.会跳的字

    有一种跳字表，它表面的数字会自动跳动，这是什么原因呢？

    我们都听说过液晶电视等。其实，跳字表的特殊材料就是液晶。

    液晶对光、热、电和磁极为敏感。这是因为液晶分子排列十分奇特，通上电之后会产生“队形”变化。于是，就想到用它来显示字码。

    阿拉伯数字中的0到9十个字，除8外，都可以用8来减少笔划组成。将8用7段笔划表示，减去一笔就是9或6、减去两笔就是5和2……如果用7条液晶来组成8字型电极，那么，哪一条通了电，它的分子就立刻改变“队形”，使光线通不过去，于是就可以看到某个数字字码。

    将这种液晶显示的数码，装在石英电子手表上，看起来十分清晰，因此这种表就是全电子手表。

    小档案

    液晶材料

    液晶材料最早是用化学方法从动植物体内提取的，现在已经可以用人工合成的方法得到了。目前已经合成37000多种液晶，广泛地用在各个科学领域中。

    12.战争带来的进步

    战争是为热爱和平的人类所憎恶的，但有时，战争反而会促进科学的进步，比如说原子弹的发明。当年在法国还发生了这么一件事。

    拿破仑三世被俘虏了，法国陷入一片混乱之中。入侵的普鲁士军队包围了巴黎。就在1870年围城的高潮中，人们第一次认识到微型照片的实用价值。

    陷入重围之中的巴黎驻军急需接收驻扎在首都之外的法军总司令的指令，但要夹带许多密件越过敌人的防线是很困难的。这时，一位名叫普鲁登·达格罗恩的发明家想起了英国企业家约翰·丹瑟的一项成果。1853年，丹瑟曾把《泰晤士报》的一片版面缩成1/6厘米直径的一个点。

    达格罗恩建议把至关重要的指示先印出来，拍成照片，而后缩小。用什么来携带胶片呢？达格罗恩的回答一点也没有技术性的味道。他说：“用鸽子。”法军这样做了，然而巴黎最终还是被攻陷了。

    达格罗恩使用的还是丹瑟使用过的棉胶湿法。这种方法是：在玻璃板上涂着含有碘的棉胶作为负片，它在干燥之前即装入照相机内曝光，然后用连苯三酚或硫酸亚铁显影，用氰化物或硫代硫酸钠定影。

    这技术没有挽救巴黎，但战争为人们探求这方面的发展提出了要求。

    60年之后，为了保存和整理档案的需要，柯达着手研究半自动的拍摄文件的方法。20世纪30年代，银行和一些报纸用胶卷来贮存资料。1938年，在战争的阴影之下，大英博物馆用35毫米胶卷把馆中最有价值的书拍摄下来。间谍也发现这种方法很有效。

    13.航天飞机的防火衣

    在晴朗的夏夜，我们仰望星空，偶尔会看到有流星划过天际。流星是在太空里游荡的石块，当它们接近大气层时，会跟空气产生剧烈的摩擦而起火燃烧，这时就会看到流星划过的一条光亮的轨迹。可见，高速运行的物体与大气层摩擦会产生高热，使物体熔化，甚至起火燃烧。

    为了解决这个问题，科学家们经过反复实验研究，终于找到一种碳复合材料，它能耐受1650℃的高温，用它涂在预先制成的硅纤维瓦的表层，再用几万块这样的防热瓦覆盖在飞机表层，就相当于给航天飞机穿上了“防火衣”.这种“防火衣”既耐高温，又能隔热，即使飞机表面热得发红发白，机舱内始终保持在19℃左右，这种温度正适合宇航员工作。

    14.理想道路全靠它

    你知道如今公路上铺的是什么吗？对，沥青。

    柏油是沥青的俗称，属于胶凝材料，最显著的特色就是具有很强的黏性、抗水性和防腐性。用柏油铺成的道路整齐、平坦，便于人车通行。

    道路最原始的形态就是泥土路，泥土路是全靠人长年行走而踩出来的，就和现在乡间的羊肠小道一样，不仅崎岖不平，而且灰尘满天，下雨天就糟糕透顶了，一片泥泞，不仅行走困难，就连经过的车辆也会陷入泥中不能动弹，造成了诸多不便。

    为了改变这种落后的状况，克服行路难，于是人们就想尽各种办法来改良路面。在泥土路之后采用的是石子或石板，来铺设道路。

    经过继续不断的摸索，人们才终于找到了铺设道路理想的材料--沥青（柏油）。

    15.放飞记忆

    人是有记忆能力的，可是金属呢？它也有。1962年在美国海军一个研究所里，人们急需一些镍钛合金丝用于试验，可仓库里的合金丝全是曲曲弯弯的，冶金专家比勒吩咐用拉直机把合金丝拉直备用，可没想到刚过了一会儿，拉直的合金丝又弯弯曲曲了！如此几次比勒意识到，这里面也许有文章。经过观察实验，他发现拉直的镍钛合金丝加热到一定温度就会恢复到原来的形状！这是一个重大的发现，人们纷纷开始了寻找，结果发现许多合金都有这种“记忆功能”.

    70年代美国的奇韦·班克斯利用记忆合金在不同的温度会按“记忆”变形的特点制造出发动机，它不用燃料，没有污染，只需要两种不同温度的水！现在这种发动机功率已达20瓦，是一种很有前途的动力。

    阿波罗登月计划中，用的半球形天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。

    16.黑铅本来不是铅

    有的小朋友在拿铅笔写字的时候，经常爱咬铅笔头，家长们看到后阻止时，也许会说：别咬它，有毒！我们也听说过铅是一种有毒的物质，那么铅笔芯是铅做的吗？

    1790年英法战争后，法国人买不到打印石，化学家康德就把“黑铅”磨成细粉，掺上黏土，和成一根根黑色长条，在炉窑里焙烧以后，做成黑铅芯，用来画记号、写字。不过，黑铅芯用起来会弄脏手指，还容易折断。1812年美国一位木匠想办法在两根细木条上刻上凹槽，嵌上黑铅芯，再把两根木条对拼粘合在一起，这就是世界上第一支铅笔了。

    那么，做铅笔芯的“黑铅”到底是不是铅呢？化学家经过鉴定，发现“黑铅”要比铅轻得多，一敲就碎，放在火里燃烧起来和炭一样。原来，这“黑铅”并不是铅，而是非金属的碳的一种，它的真名应该叫做石墨。可是那时，人们已经习惯把它叫做铅笔了，也就没有改叫“石墨笔”的必要了，铅笔一名也一直沿用到现在。

    17.爱美的晶体管

    卷曲的晶体管会是什么样子呢？

    国际商用机器公司（IBM）的研究人员说，他们已经研制出一种可卷曲的薄晶体管，这种晶体管有朝一日可以用来生产诸如可卷起来的计算机屏幕等产品。

    这些研究人员说，他们的发明成本低，可喷到塑料制品上，因而在许多领域都有用途。这种晶体管是用非常薄的材料涂层制成的，可涂在塑料制品上。目前的晶体管是用必须经过高温处理的材料制成的。也就是说，晶体管必须安置在不会融化的坚硬表面上。

    负责这项研究的谢里耶·卡甘说：“便携式计算机的显示器是用硅制成的，需要在更高的温度下加以处理。塑料抗不住如此高的温度。”

    卡甘说：“使用这种新材料，你可以得到两个好处：既可以利用无机半导体的优点，又可以利用有机材料帮助调整结构。”

    18.妙手回春冷刀切

    据国外报道，将低温技术用于冷冻生物体，把患了癌症等疑难杂症病的人体长期冷冻保存起来，送交给实现安全疗法的未来。人们认为，这种科学幼想小说中的故事也将实现，现在正稳步地进行这方面的研究工作。

    超低温在医疗方面已经引起了技术革命，有一种从极细的喷嘴喷出一定量液氮的超低温手术刀，能彻底去除坏组织。对患有瘊子的患者，用这个方法不会带来任何痛苦就能够安全、简单地除去，连痕迹也不留。在脑外科及癌症等手术中，可以准确地去除极微细的患部，手术前后都不要花太多的功夫。事实上，这种低温技术，正在医疗领域渐渐的普及开来。

    比如利用超导的反磁性做成超导床，可把患者的身体浮游于床上几厘米高的空中，这样，绝不会长出因身体不能动弹的重病患者和只能躺着的老人等最害怕的褥疮。如果开发出高温超导体，那么超导床及其维持费用将变得很便宜。

    在我们的身边，虽然现在还没有使用超导的例子，然而一部分科学家认为，将来超导产品也将像现在的导体产品一样深入到我们的家庭中去。

    19.春江水暖衣自知

    人们总是根据天气温度与自己对外界的感觉来感知四时的变化，并随时替换衣服的。这样难免太麻烦又不十分准确合适，怎么办呢？

    发明一种恒温服也许最妙不过了：科学家们从衣服的材料上入手，已经发明了能随天气变换调节温度，而且十分轻便的衣服。

    这种轻便的恒温服分两种设计形式：一种是电子式的，一种是晶体纤维式的。

    电子式的恒温服就像电热毯一样，但它是自动来调节温度的。这种衣料里编织有微细的加热、冷却和通风的材料，并有许多微细的传感器。这些传感器和人的皮肤接触，好比无数个体温计，记录着皮肤的温度。比如，当人感到寒冷而皮肤温度下降时，传感器便会及时发现，并自动地进行调整。

    晶体式衣料是用经过特殊处理的纤维制造的。这种晶体材料会随着温度的变化，变换着自己的排列结构，吸收或释放能量。

    20.引发一次住房革命的技术材料

    随着石油价格下跌、木材价格上涨和技术发展，塑料房屋开始出现。这不再只是未来主题乐园的魅力，也不是过时的实用型住房试验；用合成材料建造的房屋正在打入中上阶层的住房市场。

    塑料房屋对房地产开发商们的诱惑在于价格便宜、耐腐蚀、防虫咬兽啃，孩子们也无法在上面乱写乱画。建筑设计者之所以青睐它，是因为它可以作为高技术凉爽材料的试验场地，并有可能解决全球住房紧缺的问题。尽管塑料房屋的观念在具有环保意识的社区遭到冷遇，但是一些建筑设计人员说，这类新技术可能引起下一次住房革命，或者至少是出现由塑料房屋构成的住宅小区。毫无疑问，塑料房屋在住房市场上只占很小的份额，但人们对聚合物的偏见正在逐步淡化。

    纽约现代艺术博物馆建筑与设计方面的主要负责人特伦斯·赖利说：“60年代生产的第一代塑料早已被淘汰，如今生产的新一代产品更加美观精细。”

    我们可能不久就会发现，坚固耐用的新式膝上型计算机和手持式电话摔落在地仍将完好无损。国际商用机器公司（IBM）的研究人员在《科学》杂志上撰文说，他们研制出了用塑料而不是易碎的硅晶体制成的晶体管。这些新晶体管可以依靠这些装置的显示屏所需要的低电压运行。

    21.挑战奥运冠军

    在材料科学的发展中，有不少是在很明确的实用性目标的指引下展开探究的。

    英国一家自行车公司首次采用二氧化硅材质的轮胎和陶瓷轴承制造了一种新型自行车，其目标是打破由奥运会自行车赛金牌得主克里斯·博德曼保持的世界纪录。

    这种取名为奥罗拉的自行车重量更轻，且更加坚固耐用。车身采用的材料是只有维夫薄饼厚的一整片碳复合材料，设计的形状很像战斗机的机翼。这种轻质复合材料通常是军方制造隐形炸弹时所用。

    轴承采用的是与超音速汽车和宇宙飞船上相类似的轴承，它使自行车的重量降低，性能提高。这是由于在车轮和曲柄上省掉了标准的钢轴承，而是采用氮化硅复合材料，因而大大降低了滚动阻力，提高了车速。

    在降低滚动阻力方面，最大的创新是采用了二氧化硅材质的新型轮胎。这种降低阻力的新技术并不仅限于自行车上使用。该车的发明人布鲁斯·伯斯福特和他的研制小组还利用这项技术研制出一种新型的头盔。

    22.发挥智慧能感应

    如何使一些无生命、冷冰冰的物体看上去有知觉、感觉，就像灵魂附体一样？对，这些物体确实被赋予了“灵魂”，使它们似乎有了“智慧”.当然，它们的“智慧”是人给的，是用来为人类服务的。科学家们希望的是，给从飞机到墙壁等所有的物体安上“眼睛”、“大脑”、“肌肉”等，使它们成为“智能材料”.

    比如让桥梁和公路自己修补裂痕。在桥梁或公路内部铺上充满密封剂的纤维，一旦出现裂缝，纤维也会破裂，放出密封剂将破裂的地方修补好。当空气污染超标时，“智能材料”会使冒烟的烟囱改变颜色，以使人们来提醒它的主人；当路面结冰时，路面会变色，以提醒司机小心。

    小档案

    智能材料

    智能材料是一种新型材料，他们能够自动感知周围的环境，对外界的刺激能够做出适当的反应，对自身的缺陷和破环能够预先做出检测和预报。

    23.给自己接通电源

    你见过带有MP3音导播放器的比基尼游泳衣、内装移动电话的衬衣和既可保暖又可告诫那些彼此距离太近的滑雪者放慢速度的滑血衣吗？如果你父母对你不放心，他们可让你穿上内带全球定位仪的儿童定位衫，以保证随时找得到你。

    这些都不是幻想。与以前通电线的衣服不同。

    设在萨里的消费类电子产品公司--菲律宾雷德希尔实验室的多学科研究小组已对这类智能型服装进行了两年的研究。

    该研究小组通过将机织、手织和印花织物与新型导电材料融为一体，使表面看上去与传统服装没什么两样的衣服增添了智能。而且这种衣服还可以洗。

    伊夫斯说：“按照我们的设想，要不了几年，电子服装将形成一个‘个人局域网’.人们将真的做到早晨一起床就给自己接通电源。”

    24.有缘千里来相逢

    你知道半导体为什么会和天线电结上缘呢？

    半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的材料。科学家在半导体材料中加入不同的物质，使它导电能力不同。又将导电能力不同的半导体组合起来，就可以制造各种类型的晶体管。

    晶体管比电子管体积小，性能好，省电、又耐用，所以很快成了电子产品的主角，千里姻缘就这样一线牵了。

    现在，半导体材料又更新换代了，大规模集成电路已发展到在米粒大小的半导体芯片上，集成了156000个晶体管，使得一台电脑只有手掌大。

    25.信息先锋

    信息科学的发展日新月异，而信息材料是实现高度信息化的必备武器。

    首先是光纤通信的出现是信息传输的一场革命。光纤通信一个最为突出的特点就是信息容量大。例如一根13毫米粗包含有144条光纤的电缆，可以通过48000多路电话，比同轴电缆的容量大几千倍。此外，光纤通信还有质量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强等许多优点。

    其次是敏感材料，敏感材料是材料中的“千里眼”与“顺风耳”，它们对光、电、热、声、磁等信号的变化反应很灵敏，是用来制造电子计算机和自动控制装置不可缺少的敏感元件。

    敏感元件材料有陶瓷材料和半导体材料，以及高分子材料。目前，敏感材料正朝着高灵敏度和多功能化的方向发展。这就要求相应地采用新型的信息材料。例如多孔陶瓷材料，它既可以用作气敏元件，又可作为湿敏元件。

    最新的智能化材料是兴电信息处理材料，它是用来进行兴学信息处理和运算的材料。

    26.胡须强硬的秘诀

    金属也能像人或动物一样长出胡须。不过要精心培育，而且它的胡须居然强硬到能吊起巨大的轮船。为什么呢？

    在几万倍的放大镜下，人们发现金属“胡须”的表面非常光滑，而一般金属即使打磨得像镜子一样光洁，其表面也到处是坑坑洼洼、凹凸不平。此外，一般金属除“容貌”不美以外，其体内也是千疮百孔，有数不清的孔洞、裂痕等；而金属“胡须”则没有这些内部隐患。

    现在我们知道金属“胡须”强度十分大的原因了，但它还有一个特点哪，那就是它越细，其抗拉力的强度就越大。

    金属“胡须”虽然用处很大，但要在特殊的环境下才能培育出来。目前，科学家们已经掌握了几十种金属“胡须”的人工培育方法，而且比自然长出的“胡须”长十几倍。

    27.铺好台阶高处走

    随着科学与技术的发展，一些具有崭新概念的新材料比如智能材料、纳米材料还有梯度功能材料等纷纷涌现出来。

    梯度功能材料是一种新概念意义上的材料，已经引起国内外材料界的极大兴趣。所谓梯度功能材料，是指由象金属和陶瓷、陶瓷和塑料这样不同性质的材料，不是通过通常复合的方式而是通过连续改变组成而形成的融合材料。由于在厚度方向上其组成逐渐地变化，从而使功能性质也发生梯度变化。造成梯度功能材料既不同于均质材料，也不同于一般的复合材料。一般的复合材料有界面，在界面上往往会有界面反应或发生热应力剥离等问题。梯度材料表面上看似与层压复合材料类似，材料的两面完全是不同的种类，但是材料内部由于组成、微结构和性能呈连续的渐变，因而不会出现上述复合材料的界面问题，所以它是材料科学领域绽开的一朵新葩。

    28.随心所欲去设计

    把不同的材料适当复合在一起，往往能产生比原来材料性能都要好的新材料。因而结构材料的复合化，成为21世纪新材料发展的一个重要趋势。

    复合材料，顾名思义，就是由两种或两种以上组分材料组成的新材料。这种新材料既保持了原材料的特点，又使各组分之间取长补短互相协同，形成一种优于原有材料的特性。这种复合后的性能可以根据人们对材料性能的需要来安排，也就是说复合材料具有可设计性，这样就有可能最合理地满足对于材料的使用要求。复合材料已经在人类生活中起重要作用，例如，建造高楼大厦的钢筋混凝土，制造汽车轮胎所用的纤维增强橡胶等等。

    复合材料是最有可能实现材料设计的一类材料。人们可以根据新技术的需要而“随心所欲”地设计出各种新的材料，从而可开发出更多性能优异的复合材料。因此，复合材料是一种极有潜力的材料，复合材料将是21世纪材料研究最重要的方向之一。

    小档案

    陶瓷基复合材料

    陶瓷基复合材料保持了陶瓷材料本身具有的耐高温、抗热震、超硬、耐磨、耐腐蚀等优良性能，而且可以用增强剂改进其脆性。陶瓷基复合材料如氮化硅复合陶瓷、碳化物复合陶瓷等由于大幅度改进了抗摩擦及增强韧性、抗疲劳磨损等性能，不仅比一般的硬质合金刀具耐用度提高30倍，甚至能用于高硬度冷铸铁的切削加工。

    29.变废为宝造家具

    马来西亚每年约有45000公顷的橡胶林需锯倒更新。被锯倒的橡胶树过去多被废弃或焚烧。马来西亚现在采用一种新加工方法，使它变废为宝，即在锯倒橡胶树后，立即在锯口上喷撒杀菌剂，然后迅速将树干运到木材加工厂，在一种特殊的窑内烘干。经过化学方法处理加工后，树材呈乳白色，平滑光洁，成为制作高级家具的热门货，每吨出口价格高达180美元。据马来西亚木材局的估计，马来西亚每年至少可生产150万立方米的橡胶木材，给马来西亚换来大量外汇。

    30.欺软怕硬的玻璃钢

    在第二次世界大战中，飞机上装上了雷达这种探测器。雷达有一个大天线，必须暴露在机外，这就必须用坚固的罩子保护起来。如果用金属做罩子，由于它导电，会影响无线电波的工作；如果用玻璃做罩子，又不结实。于是，材料学家想出了个办法，用玻璃纤维编织一个骨架，在上面涂上一层高分子材料，制成一种强度大、又能透过电波的雷达罩。这种组合材料就是玻璃钢。

    玻璃钢不但强度好，而且重量轻、耐高温，所以首先用在飞机上。有一种玻璃钢抗拉强度每平方厘米可达5吨，一条小指头粗的玻璃钢缆可承受5吨拉力，而同样粗的钢材只能耐4吨的拉力。而且玻璃钢的重量比铝还轻。用3000℃的高温喷射钢板，2分钟即可烧穿，而喷射玻璃钢则仅烧掉一层皮。

    小档案

    玻璃钢

    玻璃钢，并不是钢，也不是玻璃，而是一种用玻璃纤维增强的塑料复合材料，因强度可以与钢材相比而得名。在日本，半数以上的渔船都是用玻璃钢制造的。

    31.小小液体功不小

    “嘶……嘶……”机器人T-1000陷入液态氮之中，零下一百多度的低温使他粉身碎骨，崩裂成碎片。然而，随着温度的升高，那些碎片渐渐化为液体，并向一起汇集，转眼间，那一片水银般的液体又恢复成原来的机器人……这是电影《终结者》中的一个令人不可捉摸的镜头。

    那奇怪的液体是什么呢？

    原来是电流变体和磁流变体。

    电流变体和磁流变体的用途可大了。它可以做各种阀门，没有电的时候，它是活动的，阀门是开通的；当通上电的时候，它迅速被“固化”而不动了，阀门也就关闭了。这种阀门不仅开关迅速，而且可以随着电流的大小任意调节阀门开关的程度。

    电流变体和磁流变体还可以用来做各种减震装置。当物体震动时，通过活塞把动能转变成电能，电流加在电流变体和磁流变体上，它便“固化”，使震动减小。这种装置可用于桥梁、高架桥或各种建筑物上，以减轻地震的破坏。

    32.试与钻石一比高

    钻石是硬度较强的材料，现在有一种材料居然要与钻石一比高下，它是谁呢？

    美国康奈尔大学的克罗尔和霍夫曼表示，根据理论计算，把一种柔软的含有特定比例碳和氮元素的高分子置于高压下能够得到β-氮化碳--一种理论科学家认为比钻石还硬的物质。与此同时，还会得到一种以前未知的物质λ--氮化碳。克罗尔说，新的计算表明，在高压下这种高分子将被压成致密的网状结构。至于最后得到的材料是否像人们预期的那样硬还不清楚。德国达姆施塔特工业大学的研究人员已制造出了这种柔软的高分子材料，但是还没有将之置于高压下。因为这个研究小组“目前仍在尝试着提高纯度”.只有当β氮化碳在高压下比别的氮化碳结构更稳定时这种方法才会奏效。

    33.贮氢金属独具特性

    材料科学家预言，将来我们见到的氢气不是装在瓶子里或其他容器内，而是装在一种奇特的金属材料里。这是一些具有特殊晶体结构的金属，也是未来先进金属一族的成员，科学上称之为滤族金属。在这些滤族金属、合金和金属化合物的晶格间隙中，氢原子很容易进入与之形成金属氢化物。这些金属氢化物的储氢量很大，可以储存比其本身体积大1000~1300倍的氢，而氢与这些金属的结合力是很弱的，稍一加热氢便可自动逸出。由于储氢合金所具有的以上特性，利用储氢合金运氢气，既轻便又安全，不仅没有爆炸的危险，而且还有储存的时间长和无损耗等优点，这就为氢气用于燃氢发动机、空调器、制冷装置、热泵、电池、氢的精制和回收以及各种催化反应带来极大的方便。

    34.真实的偶然

    在科学史上有许多偶然事件诞生了伟大的思想，被人们推到极端的例子是，如果牛顿的头不被从树上落下的苹果打着，他就发现不了万有引力。这个故事加进了人们的很多想象。但在超导领域，却有一个真实的发现来源于偶然。1911年，荷兰著名的低温物理学家卡夫林·翁纳斯首次发现了超导现象。一天，正当他们在观察低温下水银电阻变化的时候，在4.2开附近突然发现水银的电阻消失了！他们简直不敢相信自己的眼睛，这会是真的？开始还以为是测量仪表发生故障，但经过检查和校核，仪表没有什么问题。

    原来，水银在4.2开附近，进入了一个新的物质状态，一个没有电阻的状态。这真是一种奇妙的境界。甭说科学家了，就连稍有文化的人都会联想，电流流经超导体不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流动，那人们就可以极小的功率在线圈中通过巨大的电流，从而产生高达几特以至几十特的超强磁场。

    于是，科学家们蜂拥而入这个迷人世界。

    35.远离噪音减烦恼

    如果你家住在机场旁边、铁路两边，过一段时间去测量血压，肯定会增高，平时的感觉是烦恼不堪、疲劳多多。难道就没有办法解决这个问题吗？

    承担为直升机机组人员研制听力防护装置的美国海军科学家们发现，市场上现有的材料中没有一种材料能够充分阻隔噪音，因此他们发明了一项新技术，已经获得专利权的这项技术表现出非常广阔的应用前景，除了能用它制造保护耳朵的耳套，商家还纷纷希望把这项技术应用于家用电器、汽车、飞机、太空飞船、船只以及建筑物等行业。

    彭萨科拉海军航空站实验室负责人、声学博士格里·托马斯说：“这不只是一种材料，而是一项技术。迄今为止，我们应用这项技术制造的每一种材料都获得了成功。”他说，这项技术所含的成份有环氧树脂、硅凝胶、聚氨酯泡沫体、塑料、硅基和碳基橡胶。

    测试结果表明，根据不同的应用对象，这项技术可以把声音的阻隔能力提高50%至1000%.厚0.6厘米的这种新型合成材料的声音阻隔效果相当于厚1英尺的混凝土。

    托马斯和另一位发明人比尔·库什曼博士根据基础物理学原理研究成功了这种噪音阻隔材料。

    36.原来本是同根生

    俗话说，“没有金钢钻，别揽瓷器活，”是比喻金刚石的硬度强大，你也许不知道金刚石其实与木炭是同宗同祖的。

    既然金刚石和木炭本质一样，为什么性能相差甚远呢？原来它们的晶格不一样，金刚石的原子排列成一个坚强的整体，而木炭原子却排列得很松散。

    科学家了解了金刚石的结构之后，就想用人工方法来制造。但是，经过多年努力都未能成功。直到本世纪50年代，科学家才终于如愿以偿，人工造出了真正的金刚石。它是在高温（2000℃）、高压（5~10万个大气压）下造出来的。最近，又有人用化学气相沉积法得到了金刚石薄膜，使生产工艺得以简化。

    37.人工器官何物造？

    你知道人工器官是由什么材料做成的吗？告诉你，它们是高分子在医学上的运用。

    尽管医用高分子的发展距我们所期望的还相差太远，但它毕竟起到了许多作用。

    高分子在医学上的应用有两种情况，一种是要求化学稳定性，无毒、无副作用、抗老化、耐疲劳，如所有的人工器官都要求如此。另一种则要求具有特殊功能，即在发挥了效用以后，还能被组织分解、吸收或迅速排出体外，如医用缝线、高分子药物、组织粘合剂等等。

    抗血凝性是医用高分子材料的关键衡量因素。生物体除了患病情况下，通常总有一种很好的自卫能力，可以抵抗异物的侵入。对血液来说，高分子材料就是异物，一旦植入人体内，血液会奋起反抗，其表现形式就是在表面形成血凝，为了解决这个问题，科学家们可真费了不少功夫，最终总算发现了一个机理：生物机体的高级结构是由亲水性微区与疏水性微区组成的微观非均一结构。因此尝试用能够起微相分离的亲水-疏水型嵌段共聚物进行研究，取得了不少成果。这些共聚物的抗血凝性十分令人满意。这就拓展了高分子材料在医学上的应用范围。

    38.奇珍异宝聚海滨

    海滨砂矿日益成为现代工业发展不可缺少的材料，但它是如何形成的呢？

    在许多沿海地带的岩石中都含有这些矿物，而海滨砂矿就是从那里搬运来的。在自然界长期的日晒雨淋、冰雪侵蚀下，这些岩石不断发生风化，慢慢崩裂成碎块，再破碎成粗细不同的碎屑，一些矿物颗粒经雨水、河流冲刷，被搬运到了海滨。

    矿物颗粒进入海洋后，在波浪、海流等海洋动力的作用下，进一步被淘刷和分选。在海流搬运的路途上，矿物按颗粒比重由大到小的顺序分别沉积在不同的地方，一些颗粒粗、比重大的矿物颗粒首先沉积下来，颗粒细、比重小的矿物颗粒则沉积在较远的地方。

    在漫长的搬运和沉积过程中，比重相近的矿物便聚积在一起，形成矿带。所以，从矿带分布的特征上可以看出，金和锡石等比重大的矿物的分布，离海岸较近，锆石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石等比重较小，沉积的地点较远，而耐磨性很强却又较轻的金刚石却被搬运到几百公里的地方，然后沉积成矿。

    39.太空站里的泡沫金属

    20世纪90年代，在航天领域中，人们为节省燃料和各种费用，总希望用质轻而结实的材料。像锂镁等金属在地面上不宜被用作结构材料，因为它们太活泼，易氧化着火，但它们在太空中却大有用武之地，因为在太空中没有引起锈蚀和化学反应的空气，那里几乎是真空。于是，科学家决定对这些轻金属进行改造。塑料如果进行泡沫化，可以使密度成倍成倍地降低，变成很轻很实用的泡沫塑料。如果把这些金属也变成泡沫金属，它们的密度也会变得更小，可以在水中浮起来。

    1991年，科学家在“哥伦比亚号”航天飞机上进行了一次在微重力条件下制造泡沫金属的试验。设计了一个石英瓶，把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个容器里，用太阳能将这些金属熔化成液体。然后在液体中充进氢气，产生大量气泡。这个过程有点像用小管往肥皂水中吹气一样，金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属。

    用泡沫金属建立太空站还有一个优点，即当空间站结束其使命时，可以让它们重返大气，在大气层中迅速彻底地燃烧，化成气体，减少空间垃圾。

    这对于航天工业来说，无疑是一项重大发现，对于新世纪的航天事业将有极大的帮助。

    40.鱼皮进军皮革市场

    美国、巴拿马、意大利、澳大利亚等国利用鱼皮制成各种高级华贵的皮革制品。

    美国迈阿密市的一家公司采用一种新鞣鱼皮法，使生产鱼片所得的鱼废弃物--鱼皮，可以再加工制成各种皮革制品，代替原来的猪牛皮传统产品，成为新的皮革原料。

    这家公司经过研究发现一种能重新组织鱼皮蛋白纤维的方法，从而大大增强了鱼皮的强度。经过加工，金枪鱼的鱼皮可以制成皮鞋，鱼旨鱼皮可制皮带、手提包，鲨鱼皮可用来做皮箱。

    巴拿马奇里基湾拥有着丰富的鲨鱼资源，为了利用这些资源，除加工鲨鱼翅、鱼油、鱼肉制品和牙齿、颌骨装饰品外，还用鲨鱼皮制成高级公文包、手提包、皮带、皮箱。这一动向已引起美国的重视。

    意大利从丹麦进口盐腌鲶鱼，用它的皮制成皮带、皮鞋、手提包。产品经济耐用，质量好，在意大利是热销货，特别是在米兰。

    澳大利亚对鱼皮制革也开始重视，不久将用金枪鱼、鲨鱼、鱼旨鱼、鲶鱼等的皮革做各种高级皮革，并争取早日打入国际市场。

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