十種已問世的未來材料

十種已問世的未來材料

------隱形與隱聲成為可能

據(jù)國外媒體報(bào)道，有時(shí)，在高技術(shù)的推動(dòng)下，未來看上去好像會(huì)提前幾年到來。一旦出現(xiàn)在材料領(lǐng)域，這種技術(shù)飛躍的影響甚至更大，因?yàn)樾虏牧峡梢源蟠笸苿?dòng)其所在領(lǐng)域的發(fā)展，特氟隆便是一個(gè)完美的例證，但絕非唯一的一個(gè)。以下是讓我們今天的生活變得更豐富多彩的十種未來新材料。1.特氟隆伴隨著媒體的大肆鼓噪，杜邦神奇的耐熱、耐低溫材料特氟隆(Teflon)二戰(zhàn)后迅速成為外界關(guān)注的焦點(diǎn)。媒體對(duì)特氟隆不粘東西的特性不吝溢美之詞，并暗示特氟隆未來還可以做得更好。在他們眼中，還有什么事情是特氟隆所不能做到的嗎？特氟隆的喧囂早已散盡，但在極具發(fā)展前景的未來材料名單中，它仍然占據(jù)著一席之地，還將成為描述東山再起、政客陰謀的新用詞。2.超薄超導(dǎo)體在涉及超導(dǎo)體問題上，薄是開發(fā)者們追求的終極目標(biāo)。導(dǎo)電體越薄就越能散熱——對(duì)許多材料來說，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)槿绻訜岢^一定溫度，很多材料會(huì)失去超導(dǎo)狀態(tài)。薄還能提高材料的彈性，使薄薄的超導(dǎo)電膜成為數(shù)十種先進(jìn)高科技產(chǎn)品的主要成分。實(shí)用的超薄超導(dǎo)體曾經(jīng)被看作是代表未來的材料，它們只是在高科技的舞臺(tái)嶄露頭角。3.太陽能房頂有人總是納悶人們?yōu)楹尾挥锰柲茈姵匕邃佋O(shè)房頂。如今，這種質(zhì)疑將不復(fù)存在，因?yàn)椤疤柲芪蓓敗本嚯x我們越來越近——目前正處于測試階段。即便如此，這種技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)仍需要一定時(shí)間。正如美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的發(fā)言人所言，“頗具彈性的太陽能電池板可以輕松與商業(yè)大樓和住宅的建筑風(fēng)格融為一體?！边@的確是一個(gè)很酷的概念，現(xiàn)在就讓我們期盼這一天早日到來吧。4.d3O凝膠D3O由英國工程師理查德·帕爾默發(fā)明的材料，屬于“膨脹性泡沫”材料的類別，是由一種由“智能分子”組成（粘膠液和一種聚合物化合而成）的抗沖擊單一材料，可在不同的重力沖擊下呈現(xiàn)出來兩種機(jī)械似的狀態(tài)（堅(jiān)硬與柔軟）?！癲3O”是可吸收能量的創(chuàng)新性凝膠狀物質(zhì)，已應(yīng)用到衣服、鞋子和軍事裝備的制造中。d3O凝膠采用尖端納米技術(shù)研制而成，表面看上去非常像果凍，它可以被隨意擠壓成各種形狀。D3O材料在常態(tài)下保持松弛的狀態(tài)，柔軟而具有彈性，一旦遭到劇烈撞擊或擠壓的時(shí)候，分子間立刻相互鎖定，迅速收緊變硬從而消化外力，形成一層防護(hù)層，當(dāng)外力消失后，材料會(huì)回復(fù)到它最初的松弛軟彈狀態(tài)。它可以在納米秒時(shí)內(nèi)在不同的沖擊情況作出不同的反應(yīng)。事實(shí)上，這是一種非牛頓流體物質(zhì)，它的黏度完全不同于牛頓物理模型中的液體，例如：水和汽油。正常情況下，d3O凝膠會(huì)保持松弛的狀態(tài)，一旦受到外力的高速劇烈撞擊時(shí)，分子將互相交錯(cuò)并鎖在一起，變緊變硬，能將子彈或彈片的沖力減弱一半，進(jìn)而阻止它們穿透頭盔。美國滑雪隊(duì)使用了含有d3o凝膠材料的運(yùn)動(dòng)裝備，由于滑雪隊(duì)員的沖刺速度往往達(dá)到每小時(shí)60英里，這種凝膠材料無疑可以為他們提供足夠的保護(hù)。由于D3O材料的這些特性，可以廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)裝備和戶外服裝上。使用它制成的護(hù)具相比于傳統(tǒng)的來說輕巧許多而且與防護(hù)部位貼合感很好又不影響人體運(yùn)動(dòng)。它是能將自由活動(dòng)與碰撞打擊保護(hù)結(jié)合在一起的一種很理想的材料，也被稱為“軟鎧甲”。D3O材料的主要應(yīng)用于在運(yùn)動(dòng)服裝護(hù)具，如滑雪服、摩托車服、自行車騎行服、水上運(yùn)動(dòng)服等，以及警用、軍用防護(hù)裝備等。5.石墨烯還有什么事情是碳所不能及的嗎？鉆石、巴克球、納米管、碳纖維均已展示了碳作為“第六元素”的力量和榮耀?，F(xiàn)在，石墨烯(Graphene)正在以另一種有用而獨(dú)特的方式延續(xù)碳的神奇。石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的二維晶體，也是目前世界上最薄的材料——幾片放在一起的直徑只有一個(gè)原子大，令其看上去其實(shí)是透明的。有一天，石墨烯可能會(huì)在大多數(shù)電腦應(yīng)用中取代硅芯片和銅連接器(copperconnector)，但其真正的潛力在于基于量的電子設(shè)備，這種設(shè)備將來會(huì)使我們的電腦看上去就像是原始的蒸汽動(dòng)力工具。6.富勒烯

（巴基球）所謂的“富勒烯”是由60到100個(gè)碳原子構(gòu)成的球形籠狀中空結(jié)構(gòu)分子，其結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格球頂類似，硬度則超過鉆石。之所以被稱之為“富勒烯”是為了紀(jì)念已故建筑界幻想家巴克明斯特·富勒(BuckminsterFuller)?，F(xiàn)在，科學(xué)家已能夠?qū)⑵渌忧度氚突颍蛊涑蔀楦鼮閺?qiáng)大的“載運(yùn)者”。隨著研究的進(jìn)一步深入，直接將納米強(qiáng)效藥送入體內(nèi)腫瘤將成為一種可能。7.隱形材料和隱聲材料隱形材料隱聲材料早在小魔法師哈里·波特(HarryPotter)向我們炫耀他的隱身斗篷之前，我們就已經(jīng)被研制隱身斗篷的前景所深深吸引。‘圍繞隱形這概念，科學(xué)家已經(jīng)做了大量工作。從他們的努力中，我們得到了一些暗示，真正意義上的隱形能夠成為一種可能。

據(jù)悉，一支研究小組已經(jīng)讓隱形成為現(xiàn)實(shí)，但只能是在微波譜情況下。舉個(gè)例子來說，一碗被加熱的湯擺在你的面前，但你卻根本看不到它的蹤影。其它研究小組已成功讓可見光譜的確定部分變成不可見。我們要說的是，材料科學(xué)家應(yīng)繼續(xù)加油，世界正期待著你們?nèi)〉酶蟮耐黄??！昂總商健丙溈怂鬼f·精明(MaxwellSmart)和局長大人談?wù)摳叨葯C(jī)密時(shí)使用的那個(gè)玻璃罩，更像是一件隱聲斗篷而不是一個(gè)無噪音靜錐區(qū)。有一次，一只蜜蜂飛進(jìn)了錐形罩，讀者還記得那個(gè)有趣的場景嗎？作為武器家族的一把利劍，潛艇需要盡可能地做到“悄無聲息”這四個(gè)字，就像影片《太平洋潛艇戰(zhàn)》所表現(xiàn)的那樣。美國伊利諾斯大學(xué)香檳分校教授尼古拉斯·范格(NicholasFang)研制了一種新型隔音材料，并給這種新材料取了一個(gè)非常具有科幻色彩的名字。據(jù)悉，這種新隔音材料能夠彎曲潛艇周圍的聲波，使敵方聲納無法探測到潛艇的存在。8.透明材料喝過裝在透明罐子（注意不是瓶子）里的可樂嗎？用過透明的錫箔紙包燉熟的肉嗎？對(duì)于這兩個(gè)問題，很多人一定會(huì)給出否定的答案。當(dāng)前每平方英寸(約合645.16平方毫米)透明鋁片的價(jià)格為10美元。如果價(jià)格下降，透明鋁的使用將變得更為普遍，程度上將超乎我們想象。氧化鋁是紅寶石和藍(lán)寶石的主要成分，工程師已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將這些寶石的硬度和半透明特性融入一種材料的方式。合而為一后形成的材料不但重量輕，同時(shí)也擁有與金屬鋁一樣的柔軟性。9.透光材料德國亞琛的LiTraCon公司研發(fā)出一種與眾不同的透光混凝土。雖然無論如何也與“透明”二字掛不上鉤，但借助于植入內(nèi)部的數(shù)百個(gè)玻璃光導(dǎo)纖維，這種混凝土能夠讓光線從一端穿入而后再從另一端穿出。使用玻璃光導(dǎo)纖維意味著，即使是一面厚度達(dá)到60英尺(約合18米)的墻其發(fā)光性也與厚度僅1英尺(約合30厘米)的墻不相上下。10.氣凝膠乍聽起來，氣凝膠好像是專為俠盜羅賓漢準(zhǔn)備的，在與諾丁漢郡長爆發(fā)沖突前，他可以將氣凝膠用在自己的寶弓上。但實(shí)際情況是，這種材料已經(jīng)沒有那么多的科幻色彩。氣凝膠是一種泡沫玻璃，主要因其用途——溫柔地捕獲“懷爾德2”號(hào)彗星發(fā)射的粒子——而為人們所熟知。

玻璃和氣凝膠均是基于硅的固體，但后者固體所占比例只有0.02%，余下的均被空氣占據(jù)。氣凝膠的比重只有空氣的3倍，因此也有“凝霧”之稱。在《吉尼斯世界紀(jì)錄大全》中，氣凝膠這種神奇材料占據(jù)了15個(gè)“最”。氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度第二小的固體。密度為3kg/每立方米。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學(xué)工作者Kistler在1931年制得。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。aerogel是個(gè)組合詞，此處aero是形容詞，表示飛行的，gel顯然是凝膠。字面意思是可以飛行的凝膠。任何物質(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時(shí)也被稱為“固態(tài)煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400