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科技创造未来—绚丽多彩的新材料世界 |
2010-04-29 | 供稿:《能源与材料》 | 【大 中 小】【打印】【关闭】 |
材料—人类用来制作有物件的物质,通常被视为人类社会进化的里程碑,因为对于材料的认识和利用能力,往往决定着社会的形态与人类生活的质量。将人类文明史称为世界材料史毫不为过。当历史进入20世纪下半叶开始的新技术革命时代后,新材料已成为各个高技术领域发展的突破口,没有新材料的开发应用,便谈不上新的技术产品和产业进步:没有半导体材料的工业化生产,就不可能有目前的计算机技术;没有高温高强度的结构材料,就不可能有今天的宇航工业;没有低消耗的光导纤维,也就没有现代的光纤维通信……;纵观历史--从石器时代、铜器时代、铁器时代到集成电子学时代、今天某些人称之作的"纳米时代",横看生活--人人离不开的"衣、食、住、行"以后,我们不能不说:材料对于人类文明发展、对于人们生活质量的意义,真可谓无与伦比啊! 目前,科学家已经开始能在分子、甚至原子水平上重新组合新物质,这意味着材料科学正举步跨向一个全新的时代。近年来显露头角的几种新材料,象初春河岸刚刚抽芽的柳枝,远看已连成一片似有似无的鹅黄嫩绿,而不久后将随风摇荡的密叶浓枝,正是我们可以遥想的、未来那绚丽多彩的新材料世界。 现代陶瓷:采用超细粉末烧结、纤维补强、晶须增韧等技术制成,克服了传统陶瓷的脆性,不但强度、硬度、韧性都高,又耐磨损、耐腐蚀、耐高温,能制作多种要求极高、以前很难制造的机器另部件;还有各种“功能陶瓷”如电子陶瓷、磁性陶瓷、化学功能陶瓷、生物功能陶瓷等等,其中生物功能陶瓷用来制作人工骨骼、关节、牙齿,具有一系列理想的性能。 超导材料:超导材料零电阻、抗磁性和高灵敏度的特点,在能源、交通、电子及其他学科领域带来技术革命。 新型合金:由钛和铝或镍和铝合成的金属化合物,重量非常轻,在760℃的高温下仍保持极优良的机械性能,再加入陶瓷纤维合成的复合材料,其硬度为现有飞机发动机所用材料硬度的3倍。 古老的陶瓷变成未来的材料之王。经过高科技处理,它不再像现在这样脆弱,而是坚硬如宝石,足以做防弹衣、锤子和削钢如泥、不锈不裂的刀具;透明如玻璃,用以制作高压钠灯的灯管和飞机、坦克的观察窗;柔软如纸张,可以印刷各种图案,折叠成各具特色的工艺品。二十一世纪,我们可能改用陶瓷作底片拍照,陶瓷照片日晒雨淋火烧水浸都不褪色;我们也可能把半导体陶瓷刷在墙上,通上安全电压后保持恒定室温,从而取代空调;我们还可能用生物陶瓷修复损坏的关节,陶瓷关节又耐磨又与人体相融,阴雨天就不再感到关节酸痛…… 二十一世纪,人类提高车速靠超导,利用超导材料作“车轮”的磁悬浮列车,其能耗比民航客机减少一半,速度却一样快;医疗检查靠超导,把核磁共振谱仪上的超导磁体口径扩大一米,人躺入其中,就可获得人体任意断面的清晰图像,用肉眼看清病变组织;工作效率靠超导,超导电子计算机可将工作速度提到目前的一千倍;打赢战争靠超导,利用超导材料贮能的电磁激光炮,可以让敌人的飞机、坦克顷刻化为乌有…… 蜘蛛腹部后方有一个纺绩器,内通纺绩腺。该腺体分泌的蛋白质粘液能够在空气中凝结成极牢固的蛛丝。据报道,在对由蛛丝编结成的、具有一定厚度的材料进行实验时发现,这种材料硬度比同样厚度的钢材高9倍,弹性比最具弹力的其他合成材料高两倍。对上述蛛丝材料进一步加工后,可用其制造轻型防弹背心、武器装备防护材料、车轮外胎、整形手术用具和高强度鱼网等产品。 更令人感兴趣的是,新潮的智能餐具—用毫微塑料(一种新型智能材料)制成的智能碗、盆、碟,不仅能自动感知碗、盆、碟内食物存在与否,还能随之作出相应的外形变化,使之能适合各种不同的需求。不仅如此,它们一旦用来盛装食物后,还能使食物的温度始终保持不变,并能使食物保持新鲜。利用毫微塑料制成的椅子,不仅能帮助立者坐下或坐者站起,还能按主人的需要随心所欲地变换坐椅的形状,使它适合不同年龄的男女老少使用。此外,这种智能坐椅还能根据各人的需求自动升温或冷却,以提供靠坐的舒适性,甚至还能记忆家庭中每一个成员对坐椅的特殊偏爱。 现代社会使用的材料种类繁多,无法简单地用某一种甚至某一类材料来象征社会的发展水平、技术水平,但材料是一切东西的物质基础仍然没有改变,而且今后也永远不会改变。正是因为有千姿百态数不清的材料,世界才会如此丰富多彩。从高速火车到航天器,从有灵性的人造假肢到精密电子元件,新材料正使所有这些事物的面貌,发生着日新月异的变化,与此同时,也为人类创造着更加美好的未来。 人类社会之所以能够从原始社会的结绳记事、封建社会的鱼雁传书到现在的瞬息千里,都是科技进步的结果。40年代一台需要用一座二层楼房安放的电子计算机,现在只要用一个火柴盒即可装下—科技就象阿拉伯神话中的那盏阿拉丁神灯,改变了并且还将继续改变我们的生活。现代高科技武装下的材料技术,被看作是高新技术的“先行官”,是新技术革命的“引爆剂”。如果有人说电脑显示器将来可以像报纸一样卷起来,墙上的壁纸能在夜里发出五彩斑斓的光芒,一个打印出来的电路能够真正地工作,还能在通电后发光--不要以为这是遥远的未来世界,黑格等人的发现—塑料也可以具有导电性—将很快使这个童话世界变成现实。 就让我们以黑格的座右铭自勉: 勇敢些! 全身心地去辛勤工作吧! 细心选择自己的研究方向, 去冒险吧! |
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