“嫦娥二号”搭载着中华儿女的探月梦想发射升空,让我们飞得更高;“蛟龙号”载人潜水器入海3 759米,让我们潜得更深;“天河一号”超级计算机问鼎全球第一,让我们算得更快……当我们把千百年来梦寐以求的上天下海的神话变成现实时,当我们感受着科技力量的震撼,见证着日新月异的发展时,你可曾想到是材料在悄悄地改变着我们的生活,是材料在默默地创造着奇迹?
自从人类学会使用石器作为工具的那一天开始,材料对人类生活的影响,无所不在。千百年来,人类衣、食、住、行变化,无不有材料神奇的影响,我们生活在浩瀚的材料世界里,材料与人类生活密切关联,不可分割。
穿越时空,回眸历史,我们清晰地看到材料与人类相伴相行的历史印迹。人类社会的历史就是一部利用和制造材料的历史,人类的发明创造丰富了材料世界,而材料的不断更新与发展则推动了人类社会的进步。从钻木取火到冶金术,从蒸汽机到电动机,从电子管到硅器时代,科学技术的每一次跨越,都是材料发展的重大突破,材料以里程碑式的成就记载着人类的文明历史。
而今,材料科技一日千里、突飞猛进,材料以前所未有的速度改变着我们的生活,古老的材料迸发出更为绚烂的勃勃生机,人类进入了新材料时代。
广州一向为岭南大都会,在两千多年的城市发展史上,镌刻着广州先民们改造自然、创建家园的艰辛与豪迈,记录着材料推陈出新的历史演进,材料对社会生活的影响同样清晰可见。从早期先民使用最原始的石器起,到今天现代化大都会的摩天大厦的建设,从旧材料到新材料的演进,同样承载着广州文化永续传承与发展的光华。广州塔、琶洲国际会展中心、新白云机场、有国际水准的地铁、高速铁路、亚运会场馆的建设,都有新材料特别的贡献。
《巧夺天工造奇材——新材料技术与应用》一书的作者们是长期从事材料研究的专家,他们愿意放下手中非常重要的研究项目,参与这本以新材料为主题的科普读物的撰写,用深入浅出的语言,形式活泼的艺术表现手法,将新材料“王国”的有关知识展示给读者,向公众描绘了一幅纵贯古今的新材料全景画,带你领略精彩纷呈的材料风采,探秘奥妙神奇的材料世界。
新材料的影响无处不在,人类日常生活中的衣食住行,没有一个方面不会有新材料的影子;也许大家没有意识到,我们每一个人每一天都在与新材料打交道。翻开这本凝聚了众多材料学者和科普专家心血的科普小册子吧,您将发现材料世界原来与我们是那么亲近,那么的奇妙有趣。
一 材料世界演绎的“三国演义”
1 材料发明史上的智慧之光 /4
烧制陶器开启了人类发明新材料的智慧之门 /4
越王剑上的玻璃 /5
腓尼基人发明玻璃的故事 /6
19世纪前,人类历史以新材料纪元 /7
2 决定“材料三国”的材料元素 /10
中国古代“五行”的来历 /11
门捷列夫发明元素周期表 /13
3 新材料家族的全家福 /16
神通广大的金属材料 /16
古老又青春的无机非金属材料 /22
迅猛崛起的高分子材料 /36
二 高分子材料异军突起
1 自然界中的高分子材料 /43
松脂怎样变成了琥珀 /43
用途广泛的天然橡胶 /44
植物纤维与木塑复合材料 /46
2 划时代的高分子材料 /47
最早发明的塑料赛璐珞 /47
人工合成的塑料酚醛树脂 /48
五光十色的塑料 /48
形形色色的合成橡胶 /51
纤维状高分子材料——化学纤维 /54
3 高分子材料与高新技术 /57
“比铁还硬比钢还强”——塑料的改性与高性能化 /57
节能、环保、安全、耐用的“绿色”轮胎 /57
隐身飞机与吸波材料 /58
可折叠的柔性显示屏——高分子光电材料 /58
高性能膜材料 /59
4 高分子基复合材料 /59
玻璃钢真是钢做的吗 /60
神奇的碳纤维增强复合材料 /61
性能多样的功能性复合材料 /61
5 又是液体又是晶体的液晶 /62
光电效应与三个诺贝尔奖 /64
自然界中的液晶材料 /66
液晶的显示功能 /67
液晶指示温度 /69
液晶遇有毒气体可报警 /69
三 古老的碳家族再展新风采
1 碳、石墨和钻石原是亲兄弟 /73
最软的矿物石墨是可导电的非金属 /74
人造钻石是这样形成的 /75
2 从“太空分子”到碳60的发现 /76
在太空波谱图中发现的“太空分子” /76
实验室中的类“太空分子” /77
加拿大世博会屋顶的碳60结构 /78
富勒烯的广泛用途 /79
石墨原子层可能是下一代计算机芯片 /81
四 金属的前世今生
1 千古辉煌 /84
中原古墓中的陨铁兵器 /84
殷商时期的青铜宝鼎 /85
青铜打击乐与西周编钟 /88
2 近代功勋 /89
工业革命的推手 /89
不锈钢的发明 /91
“磁制冷”空调机的奥秘 /92
锗半导体是推动计算机升级换代的功臣 /93
巨磁电阻材料引起的反响 /95
3 电阻为零的超导材料 /96
超导现象的发现 /96
高温超导材料 /99
4 稀土元素贵比黄金 /100
稀土并不是土 /100
稀土已成为人类的“希望之土” /102
为LED和彩电增光添色 /104
为高科技武器穿上防护甲胄 /105
5 剧毒高危重金属及核材料 /107
铊中毒的故事 /107
重金属污染成为重要的环境问题 /108
人们为什么谈核色变 /109
五 “硅石家族”的复兴
1 硅光导体的应用带来“硅器时代” /113
硅半导体提升两代计算机 /113
半导体世界硅芯片独占鳌头 /115
2 新型陶瓷成为新材料家族的重要成员 /116
千姿百态的新型陶瓷 /116
比钻石更硬的工程陶瓷 /118
陶瓷也能感觉光线、压力和冷热 /120
陶瓷发动机不需要用水冷却 /122
六 方兴未艾的纳米材料、生态环境材料和生物医学材料
1 深藏在量子介观王国里的神秘材料 /126
自然界里的天然纳米材料 /126
纳米材料特殊的电学性能 /129
为磁盘带来新生的巨磁电阻材料 /130
纳米家族“四兄弟”酝酿万千未来 /130
2 臭氧层空洞逼出生态环境材料 /131
臭氧洞使智利南端动物变盲 /131
能自动消解的生物降解材料 /134
生态混凝土的诞生 /135
3 并不神秘的生物医学材料 /137
生物医学材料的分类 /138
人工关节 /141
心血管支架 /143
可注射骨水泥 /144
药物靶向载体 /144