不可思议的新材料

　　科学家预料：未来，将是一个超级材料的时代。有朝一日从住宅、 汽车到炊具和假牙，世界将由与今不同的未来材料构成。异乎寻常的陶 瓷、塑料和复合材料，将和生物工程和计算机科学一样改变未来地球的 面貌。你想象过有一种泡沫钢材料吗？它与普遍钢材一样坚硬，但却又 能像泡沫塑料一样浮在水上。科学家还制造出了一类珍贵的记忆形状金 属材料，它们能记住自己的形状。若用这种合金制作汽车车身，即使两 车相撞，车身稍许凹陷一些，但如果给车身浇上开水，它就会恢复原形。 另外人们还制造出了隐形材料，用它制成的飞机可以避开雷达的跟踪， 用它造飞机库、飞箭发射场、坦克阵列，均可在敌机的雷达屏上无迹可 寻。在一次演习中，庞大的航空母舰竟在敌国的侦察船、卫星的严密监 视中失踪，悄然返回数千公里外的基地，一路未被察觉。 陶瓷，过去人们一直认为它脆而不坚无法派上大的用场。但今天人 们从宏观水平上对它进行改造以后，已使它易脆的缺陷减到了最小限度， 制成了各种新型的比纲铁坚硬也比纲铁耐热的陶瓷材料，不仅如此，制 作陶瓷的原料还遍地皆是。因为在地壳里埋藏的 100 多种元素中，氧的 含量占第 1 位，硅占第 2 位，铁仅占第 4 位。而主要由硅、氧两种元素 组成的硅酸盐陶瓷，漫山遍野的含有硅酸盐的粘土、砂子、石头都是其 制作原料。为此科学家预言，未来陶瓷将代替钢铁材料世界的“霸主” 地位，成为材料世界的新一代“霸主”。 这种新型陶瓷材料生产工艺简单，只要将硅酸盐原料磨成细粉，加 水拌和，成为柔软的泥沙，用模子塑成所需机器零件形状，用适当的方 法烘干后，再放进窑里进行烧结便成了。对那些尺寸要求很准确的零件， 再加工磨制一下就成了。未来这种新型陶瓷材料代替钢铁材料的世界“霸 主”地位之后，一切防锈的油料和药剂都将失去市场，因为它不怕雨淋 日晒，永远不会生锈。油漆的销路也将会大大减少，因为它们有烧结在 身上的各种颜色的“瓷釉”，而且永远不会剥落。在工业应用中它不怕 酸碱腐蚀，不用水冷风冷，即使热到了发红的地步也仍同室温条件下一 样硬朗。同时它还比钢铁轻得多，可以大大减轻机器的重量。 未来超级材料塑料，也是科学家在先前塑料材料基础上开发出来的 新材料。这类新型塑料中最引人瞩目者，要数工程塑料、导电塑料、磁 性塑料、生物塑料以及形状记忆塑料等。 以工程塑料为例：工程塑料按功能可以分为通用工程塑料和特种工 程塑料，按其结晶性又可以分为晶体树脂和非晶体树脂。与金属相比， 工程塑料具有重量轻，成型加工性好，耐蚀耐磨，易着色，易复合等优 点，因而大量代替金属应用于机械、电子、电机仪表以及航空、国防等 尖端技术领域。当前工程塑料的技术开发十分活跃，主要致力于提高其 耐热性和高强韧性。如日本通产省纤维高分子材料研究所，开发成功了 比铁更坚硬的塑料。铁的硬度为 132，其为 188，系世界首创。为此这类 塑料已被用于代替钢材造桥、制造溜冰场和汽车发动机部件及直升机旋 翼。目前，塑料保险杆和燃油箱，已成为新型汽车的平常部件。 未来的超级材料复合材料，则是更有发展前途的新型材料。由于单 一材料存在难以克服的局限性，像陶瓷的脆性，有机材料的低模量等。 若把不同材料适当地组合在一起，往往可以产生比原来组分优越得多的 新材料，复合材料就是这样应运而生的。复合材料一般由基体材料如树 脂、金属、陶瓷，与增强剂如连续纤维、晶须、颗粒复合而成。现代复 合材料的第一代是玻璃钢，即玻璃纤维与树脂复合，既可代木，也可代 钢，已得到普遍应用。第二代复合材料是树脂与碳纤维的复合，其工作 温区为 200～350℃。属于高比强度和高比刚度，易于成型，价格也比较 便宜，所以除了用于航空航天工业外，也用于汽车、运动器械等。第三 代则是正在发展中的金属基、陶瓷基及碳基复合材料，这些材料有着更 为广泛的用途。

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