未來，將是一個(gè)超級材料的時(shí)代！

談到超級材料，大家一般都想到的就是空氣合金、超材料、碳納米管、石墨烯等高端材料，按照材料行業(yè)的發(fā)展，未來，這些材料確實(shí)承受得起“超級材料”的稱呼。

然而，我們在日常生活中常見的陶瓷、塑料、復(fù)合材料等，經(jīng)過科學(xué)家們的研究與開發(fā)，在未來，也許也會(huì)成為超級材料。

你想象過有一種泡沫鋼材料嗎？它與普通鋼材一樣堅(jiān)硬，但卻又能像泡沫塑料一樣浮在水上。

科學(xué)家還制造了一類珍貴的記憶形狀金屬材料，它們能記住自己的形狀。若用這種合金制作汽車車身，即使兩車相撞，車身稍許凹陷一些，但如果給車身澆上開水，它就會(huì)恢復(fù)原形。

人們還制造出了隱形材料，用它制成的飛機(jī)可以避開雷達(dá)的跟蹤，用它造飛機(jī)庫、火箭發(fā)射場、坦克陣列，均可在敵機(jī)的雷達(dá)屏上無跡可尋。在一次演習(xí)中，龐大的航空母艦竟在敵國的偵察船、衛(wèi)星的嚴(yán)密監(jiān)視中失蹤，悄然返回?cái)?shù)千公里外的基地，一路未被察覺。

有朝一日，從住宅、汽車到炊具和假牙，再到世界上的任何事物，都將由與今不同的未來材料構(gòu)成。異乎尋常的陶瓷、塑料和復(fù)合材料，將與生物工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)一樣改變未來地球的面貌。

?未來超級材料之陶瓷

陶瓷，過去人們一直認(rèn)為它脆而不堅(jiān)，無法派上大的用場。但今天人們從宏觀水平上對它進(jìn)行改造以后，已使它易脆的缺陷減到了最小限度，制成了各種新型的比鋼鐵堅(jiān)硬也比鋼鐵耐熱的陶瓷材料。

不僅如此，制作陶瓷的原料還遍地皆是。

因?yàn)樵诘貧だ锫癫氐?00多種元素中，氧的含量占第一位，硅占第2位，鐵僅占第4位。而主要由硅、氧兩種元素組成的硅酸鹽陶瓷，漫山遍野的含有硅酸鹽的粘土、砂子、石頭都是其制作原料。

為此科學(xué)家預(yù)言，未來陶瓷將代替鋼鐵材料世界的“霸主”地位，成為材料世界的新一代“霸主”。

這種新型陶瓷材料生產(chǎn)工藝簡單，只要將硅酸鹽原料磨成細(xì)粉，加水拌和，成為柔軟的泥沙，用模子塑成所需機(jī)器零件形狀，用適當(dāng)?shù)姆椒ê娓珊螅俜胚M(jìn)窯里進(jìn)行燒結(jié)便成了。對那些尺寸要求很準(zhǔn)確的零件，再加工磨制一下就成了。

未來這種新型陶瓷材料代替鋼鐵材料的世界“霸主”地位之后，一切防銹的油料和藥劑都將失去市場，因?yàn)樗慌掠炅苋諘?，永遠(yuǎn)不會(huì)生銹。油漆的銷路也將會(huì)大大減少，因?yàn)樗鼈冇袩Y(jié)在身上的各種顏色的“瓷釉”，而且永遠(yuǎn)不會(huì)剝落。

在工業(yè)應(yīng)用中它不怕酸堿腐蝕，不用水冷風(fēng)冷，即使熱到了發(fā)紅的地步也仍同在室溫條件下一樣硬朗。同時(shí)它還比鋼鐵輕得多，可以大大減輕機(jī)器的重量。

?未來超級材料之塑料

塑料，也是科學(xué)家在先前塑料材料基礎(chǔ)上開發(fā)出來的新材料。

這類新型塑料中最引人矚目者，要數(shù)工程塑料、導(dǎo)電塑料、磁性塑料、生物塑料以及形狀記憶塑料等。

以工程塑料為例，工程塑料按功能可以分為通用工程塑料和特種工程塑料；按其結(jié)晶性又可以分為晶體樹脂和非晶體樹脂。

與金屬相比，工程塑料具有重量輕，成型加工性好，耐蝕耐磨，易著色，易復(fù)合等優(yōu)點(diǎn)，因而大量代替金屬應(yīng)用于機(jī)械、電子、電機(jī)儀表以及航空、國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。

當(dāng)前工程塑料的技術(shù)開發(fā)十分活躍，主要致力于提高其耐熱性和高強(qiáng)韌性。如日本通產(chǎn)省纖維高分子材料研究所開發(fā)成功了比鐵更堅(jiān)硬的塑料。鐵的硬度為132，其為188，系世界首創(chuàng)。

為此這類塑料已被用于代替鋼材造橋、制造溜冰場和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件及直升機(jī)旋翼。目前，塑料保險(xiǎn)桿和燃油箱，已成為新型汽車的平常部件。

?未來超級材料之復(fù)合材料

復(fù)合材料，則是更有發(fā)展前途的新型材料。

由于單一材料存在難以克服的局限性，像陶瓷的脆性，有機(jī)材料的低模量等。若把不同材料適當(dāng)?shù)亟M合在一起，往往可以產(chǎn)生比其組分優(yōu)越得多的新材料。復(fù)合材料就是這樣應(yīng)運(yùn)而生的。

復(fù)合材料一般由基體材料如樹脂、金屬、陶瓷，與增強(qiáng)劑如連續(xù)纖維、晶須、顆粒復(fù)合而成?，F(xiàn)代復(fù)合材料的第一代是玻璃鋼，即玻璃纖維與樹脂復(fù)合，既可代木，也可代鋼，已得到普遍應(yīng)用。

第二代復(fù)合材料是樹脂與碳纖維的復(fù)合，其工作溫區(qū)為200—350℃。屬于高比強(qiáng)度和高比剛度，易于成型，價(jià)格也比較便宜，所以除了用于航空航天工業(yè)外，也用于汽車、運(yùn)動(dòng)器械等。第三代則是正在發(fā)展中的金屬基、陶瓷基及碳基復(fù)合材料，這些材料有著更為廣泛的用途。

?未來超級材料之智能材料

在新材料領(lǐng)域中，一種嶄露頭角的材料即將走出實(shí)驗(yàn)室，投入實(shí)際應(yīng)用。由于這種材料具有應(yīng)付環(huán)境變化的能力，科學(xué)家們便命名它為“智能材料”或“機(jī)敏材料”。

智能材料可能對航空、宇航、原子能以及原子醫(yī)學(xué)等尖端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

飛機(jī)在萬米高空中飛行，其所受到的外力變化是很大的。經(jīng)過無數(shù)次運(yùn)轉(zhuǎn)、飛行，飛機(jī)機(jī)體容易積蓄因“疲勞”和“損傷”形成的微小裂紋。這種微小裂紋肉眼看不到，甚至精密儀器也難以辨認(rèn)，因而潛伏著機(jī)毀人亡的危機(jī)。

對此，日本正在開發(fā)一種叫做“聚偏維尼綸高分子”的智能材料，只需將它在飛機(jī)機(jī)體——金屬表面涂上一薄層，就可以使人眼看不到的裂紋變得一目了然。

這種聚偏維尼綸高分子，實(shí)際上就是一種加上外力便產(chǎn)生微量電荷的壓電材料，當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)微裂紋時(shí)，高分子被拉伸而變形，于是產(chǎn)生電荷。裂紋越深，產(chǎn)生的電壓越高。因此，只要對電壓進(jìn)行分析，便可探明裂紋的位置和大小。

人體和其他動(dòng)物，實(shí)際上都是由許多智能材料組成的，日本仿效人體胳膊的肌腱，研制了一種由外部溫度變化后而發(fā)生伸縮的智能材料，這種材料叫做“聚乙烯甲醚高分子”，呈凍膠狀，將它加工成直徑約0.5mm的細(xì)絲，并將1000條以上的這種細(xì)絲捆扎成束，當(dāng)用熱水加熱其表面時(shí)，成束的高分子就像肌肉那樣收縮起來。這種智能材料可以使肌肉萎縮者的功能得到恢復(fù)。

還有一種智能材料具有自我修復(fù)的能力。比方說，宇航器在太空中運(yùn)行，潛水艇在深水中作業(yè)，由于機(jī)體某部受損而又一時(shí)難以檢修，這就需要具有自我修復(fù)功能的材料。這種材料由五層構(gòu)成，中心是鎳，兩邊為碳化鈦，最外兩層為鋁層。一旦表面鋁層發(fā)生裂紋，內(nèi)層的碳化鈦就會(huì)氧化、生長，從而使之填補(bǔ)修復(fù)裂紋。

智能材料的研究和開發(fā)剛剛起步，但已被期望作為21世紀(jì)的“材料明星”。一大批包括化學(xué)家、物理學(xué)家、材料學(xué)家、機(jī)器人專家、系統(tǒng)控制專家和計(jì)算機(jī)專家在內(nèi)的科技精英，對智能材料的潛力充滿信心。

文章來源：網(wǎng)絡(luò)搜集

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