材料科普：10种令人惊异的新材料

来源：今日新材料

10、单向防弹玻璃

通过将两片不同的塑料夹在一起则可以实现—脆性的丙烯酸层和较软却更有弹性的聚碳酸酯层。丙烯酸层在压力下会形成非常坚硬的表面，当子弹射击这一面的时候，这一面会让其变得平缓，从而分散其能量。然后，下一层则可能将子弹的冲击吸收，从而避免子弹炸裂。然而当子弹从另一面射击时，由于首先接触聚碳酸酯层，因此首先会将其击穿。然后子弹到达丙烯酸层，可以穿过这层而命中目标。

09、液态玻璃

液态玻璃结合二氧化硅、水或乙醇形成喷雾，其干燥之后会形成一层具有弹性的超耐用玻璃。涂层的厚度只有人头发直径的500分之一，因此几乎是不可见的，且具有无毒、疏水特性。液态玻璃本身不需要擦洗，且其表面是抗菌的，因而很多的清洁步骤对于它来说是多余的。当需要清洁的时候，你只需要打开消毒厨房水槽，而无需漂白剂。这意味着，在医药方面，你只需用热水进行消毒，而不需要化学药品。该涂层可用于治疗植物真菌感染，并可提高软木塞的密封性。

08、非晶金属

非晶金属在某些方面比常规金属性能更优越，例如其抗打击能力更强。和其名字相反，非晶金属结合了普通金属的强度与玻璃的表面硬度。大多数金属具有晶体原子结构，在撞击以及其他压力条件下，原子的金属面可以发生滑动，以形成可见的凹痕。非晶金属的原子结构是无序随机的，因此不会形成凹坑。

07、“星光”塑料

“星光”塑料具有令人难以置信的耐热性，因而在很长的一段时间里面人们都认为这只是发明者的自欺欺人。和其他绝缘材料不同，“星光”塑料并不会在加热条件下产生有毒物质，且其质量非常轻。其潜在的应用包括航天飞机、消防服、飞机或军用等，然而目前其仍然未走出实验室。发明人Maurice Ward在2011年去世了，且没有对其进行专利申请。关于这种材料，大家知道的最多的是，“星光”材料由“高达21种有机聚合物和共聚物，以及少量陶瓷组成。

06、气凝胶

气凝胶是一类密度非常低的材料，其质量非常轻。二氧化硅气凝胶—即干硅胶的重量只有空气的三分之一，然而其却能支撑超过自身重量100倍的物质。石墨烯气凝胶是由碳制成的，其重量只有空气的七分之一，它有海绵状的质地，并且同时具有疏水性和亲脂性。基于此特性，其常被用于吸附江河湖海中的漏油，因为其巨大的内表面积决定了它可以吸收超过自身900倍重量的物质。

05、二甲基亚砜(DMSO)

二甲基亚砜(DMSO)是一种化学溶剂，是木浆的副产品。直到一百多年后，在20世纪60年代其医学价值才被发现。Jacobs博士发现其能迅速渗入皮肤而不会对组织产生伤害，这意味着DMSO能运送药物通过膜，从而进入身体，而且不需要伤害皮肤，避免了注射的风险。它可以减少扭伤、关节炎及烧伤，同时可以即时缓解疼痛长达6个小时。DMSO也存在诸多问题。在其医学价值被发现的时候，其商业化学产品已经上市。此外，其副作用也进一步降低了市场化，使得DMSO大多只在兽药中使用。

04、碳纳米管

碳纳米管是圆柱状的单层碳原子，是科学界公认的强度最大的物质。其质量只有钢的六分之一，但是其强度却是钢的上百倍。不仅如此，碳纳米管的传热性比金刚石还要快，导电能力也强于铜。由于其太薄，人类肉眼无法观察到，因此收集原始状态的碳纳米管就像在培养皿中收集烟尘一样。为了能够利用它们的机械（电子）性能，需要将这些不可见的碳纳米管进行旋转。碳纳米管的一大用处是建造太空天梯。它也可用于治疗癌症——在单个细胞中可置入上千个碳纳米管，在它们表面涂上药物便可以治疗癌症。

03、Pykrete

1942年英国人遇到了麻烦。他们需要飞行器与德国U-Boats抗衡。Geoffrey Pyke认为巨大的漂浮的冰岛会是解决的办法。冰也许更便宜，但是其很溶液被打碎，且最终会融化。然而，来自纽约的科学家将冰与木浆结合在一起，使得其不仅能漂浮在水面上，而且能够抵御炮弹，且不会融化。在水中，湿木浆会形成绝缘外壳从而防止进一步融化，并且从理论上来说其可以在海上进行修复。但最终获得的Pykrete并不能满足预期目的。一个1000吨的模型迅速建立起来，并进行冷冻保存，但人们发现，随着时间的推移冰会下垂，除非将其保持在-16华氏度的条件下才行，但是这将需要一个非常复杂的系统。有人还指出，制造该产品消耗的大量木浆会对造纸产生严重影响。最终Pykrete仍然是一个创造性的、令人着迷的、也是行不通的失败案例。

02、BacillaFilla

随着时间的推移，混凝土会发生老化甚至断裂。而进行修复则是费时又费力的过程—如果一个建筑物的地基发生断裂，那么对其进行修复则是非常不现实的过程。这也是很多建筑物在地震中坍塌的原因。纽卡斯尔大学的一组学生开发了一种基因修饰的微生物，它们可以修复混凝土中的裂缝。基因修饰指的是他们可以让这些微生物感知到裂缝的存在，从而在这些地方生长，从而将裂缝粘合在一起。重新生成的部分具有相同的强度，可防止其发生坍塌。不仅如此，其对于环境保护也是至关重要的—人类活动产生的二氧化碳的5%来自于混凝土的生产过程。人们希望通过这样的方式来延长建筑物的使用寿命。

01、D3O

冲击保护一直是一个非常困难的问题——如何能够实现对一件东西的保护而不会对本身产生太大影响。例如塑料膝垫会限制运动，也会将影响传递到骨头。D30可以有效解决这个问题。这是一种由智能分子制成的材料，在一定压力下可自由移动，但是当压力很大时便会静止不动。含有D30垫的夹克已经出现在市场上，可以保护你免受柏油路，棒球棒或者拳头的危害。该材料的工作原理非常类似于玉米淀粉和水的混合一样。

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