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代表了科学技术的进步:未来感十足的6种现代材料!

  在科幻小说和影视作品里,我们可以看到许多不可思议的发明,例如在《星际迷航:航海家号》中描述的一种更轻、更坚固的材料,并且是有机玻璃的替代品-透明铝。这种材料很是强大和科幻,然而,这些类型的东西可不仅仅存在于科幻世界,现实世界也已经出现不少不可思议的材料。从隐形斗篷到自海绵金属。今天整理了,代表了科学技术的进步,且未来感十足的6种现代材料。

  1、气凝胶

代表了科学技术的进步:未来感十足的6种现代材料!

  气凝胶是这个世界上最轻的固体材料之一,凝胶大多是液体,但它们像固体一样,因为有一堆分子把它们连接在一起并将液体固定到位。气凝胶是所有液体都被气体取代的凝胶。想象一下,如果你拿着你最喜欢的明胶甜点,把所有的水都吸出来,然后粉碎成粉末后,它仍然保持其圆顶状。

  科学家们基本上就是这样制造气凝胶,首先,他们用硅或碳化合物之类的东西制成凝胶。然后,他们使用极高的温度和压力来模糊两者之间的界限、液相和气相,形成超临界流体。然后有点液体和气体可以漂浮出固体分子结构,并且被空气取代,因此产生了一种多孔、轻质的材料。气凝胶非常适合隔热,不能很好地传递热量。所以它们主要被用于宇航服和航天器衬里。另外,它们看起来几乎是透明的,这意味着我们也可以使用它来隔离窗户,但前提是未来它的成本能够降低。

  2、隐形材料

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  如果你喜欢看《哆啦A梦》和《哈利波特》,那你可能曾幻想过自己能够拥有一件隐形斗篷。在现实当中,我们还没有大规模的隐形斗篷技术,但科学家们正在努力。这产生了许多不同的想法和理论。

  2015年,科学家设计了一种非常薄的材料,只有80纳米薄,可以隐藏同样微小的物体。为了让我们看到一个物体,光必须从它反射回来。光可以揭示物体的形状和特征。但这种隐形斗篷使用了极小的砖形天线来抵消自然光。所以当这件斗篷裹在一个物体上时,从它身上反射的任何光线看起来都像是来自一个完全平坦的镜子,从而起到了类似于隐形的效果。理论上,你甚至可以调整金色天线,使反射光看起来就像任何物体或背景一样。

  但这项技术目前只存在于微观层面,因此科学家需要弄清楚如何扩大其效果范围。

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  3、超疏水涂层

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  科学家们正试图找到模仿自然界中发现的防水表面的方法,例如荷叶或某些蝴蝶的翅膀。事实证明,微观粗糙的表面往往更疏水,因为它们可以捕获空气袋并最大限度地减少水滴穿透材料的表面。所以科学家们可以制造出含有氧化铝纳米颗粒等物质的涂层,它们的表面更粗糙更排斥水。另一个想法是制作被细小的脊或聚合物椎体覆盖的表面,其尺寸只有几十纳米,比一个人的头发宽度还小数千倍。这些材料非常防水,以至于水滴实际上似乎会从上面弹开,甚至分裂成许多更小的碎片。通过将这些东西放在电子和医疗设备上,可以保护它们免受水的损坏。这些材料有一天也可能被用来防止汽车结冰或藻类在船只上生长。

  4、聚合钻石纳米棒

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  我们可以利用对碳的了解来制造出比钻石更加坚硬的材料,聚合钻石纳米棒是如今我们所知道的密度最大,压缩性最小的材料。它也叫超钻石,比普通钻石更加坚硬,这种材料由许多微小、互锁的钻石晶体组成,而不是一个单一的结构。它们可以在实验室中通过对石墨施加极高的热量和压力来制造。钻石经常用于研磨和抛光等工业工作,但聚合钻石纳米棒可能会比普通钻石更实用,因为它们甚至更能抵抗温度和压力的变化,这些变化会随着时间的推移磨损钻石。

  5、非晶态金属

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  非晶态金属也叫金属玻璃,是和传统玻璃完全不同的一种材料。大多数金属具有晶体结构,原子排列成特定、重复的使其僵硬的图案。但是玻璃的原子排列是随机的,这使它显得更脆。因此,当金属原子处于这种随机排列时,就会形成金属玻璃,例如熔化的金属冷却得非常非常快,在它的颗粒可以自行排列之前变成冰晶。这种材料的强度甚至超过结晶金属,而且高强度和低刚度的结合使它具有弹性,可以比其它形式的金属更好地储存和释放弹性能量。这意味着它不会太容易变形。如今,金属玻璃主要被用作涂层,以使物体更耐腐蚀。

  6、海绵金属

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  海绵金属由金属(如铝)和一大堆充满气体的孔组成,这使它超轻,而且还保留了金属的许多原始特性,比如结实、耐火、导电。金属泡沫可以通过几种不同的方式制成,例如将气体注入液体金属中,或通过使已经溶解在金属中的气体沉淀溶解,还有一些是开孔的,也就是说里面的气孔都是相互连通的。但在闭孔泡沫金属中,小气泡全部分离,这意味着它们可以漂浮在水中,这有助于建造更坚固、更轻的船只和航天器,可以使它们在水上着陆。一般来说,金属泡沫可用于高科技减震和冲击吸收器,里面的气体使它们具有极强的可压缩性,因此它们可以吸收大量机械能,而仍然保留了金属的一些强度和耐用性。这意味着它们也有很大的潜力来制造不同的汽车部件。

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