NO.1 最跨界的材料

一說到玻璃，大眾的反應(yīng)是玻璃板，易碎。但是在科學(xué)家眼里，玻璃是任何能從液體冷卻成固體而無結(jié)晶的材料。大多數(shù)金屬冷卻時(shí)就結(jié)晶，原子排列成有規(guī)則的形式稱作晶格。如果不發(fā)生結(jié)晶并且原子依然排列不規(guī)則，就形成金屬玻璃。

不像玻璃板，金屬玻璃不透明或者不發(fā)脆，它們罕見的原子結(jié)構(gòu)使它們有著特殊的機(jī)械特性及磁力特性。

這也是金屬玻璃被稱之為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”的原因。

姓名：非晶態(tài)金屬(又稱金屬玻璃)

特性：強(qiáng)度高于鋼，硬度超過高硬工具鋼，且具有一定的韌性和剛性。

來源：20世紀(jì)30年代，Kramer第一次報(bào)道用氣相沉積法制備出金屬玻璃，在1950年，冶金學(xué)家學(xué)會(huì)了通過混入一定量的金屬——諸如鎳和鋯一去顯出結(jié)晶體，1960年，美國(guó)加州理工學(xué)院的Klement和Duwez等人采用急冷技術(shù)制備Au75Si25金屬玻璃。

應(yīng)用領(lǐng)域：航天方面，現(xiàn)在衛(wèi)星收集太陽能維持運(yùn)轉(zhuǎn)的伸展機(jī)構(gòu);金屬玻璃可用來制造動(dòng)能破甲、穿甲彈。電壓變壓器芯體;手表表殼、高檔手機(jī)、手提電腦外殼，儀器儀表，微型手術(shù)刀微型馬達(dá)等醫(yī)療器械，折疊屏手機(jī)鉸鏈以及在汽車重要部件上的應(yīng)用。

入選理由：玻璃圈里最像金屬，金屬圈里最像玻璃，靠跨界聲名遠(yuǎn)播。

NO.2 最耿直的材料

磁鐵作為日常的材料來說，為大眾所知，好像自然而然理所當(dāng)然的存在，因?yàn)榇盆F并不是人發(fā)明的，而是天生的。

古希臘人和中國(guó)人發(fā)現(xiàn)自然界中有種天然磁化的石頭，稱其為“吸鐵石”。這種石頭可以魔術(shù)般的吸起小塊的鐵片，而且在隨意擺動(dòng)后總是指向同一方向。

中國(guó)四大發(fā)明之一指南針就是來源于此。當(dāng)然應(yīng)用的區(qū)域也是相當(dāng)?shù)膹V泛的。磁鐵的“身份證”如下。

姓名：磁鐵

特性：異極相吸，同極排斥。

組成：磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子，其原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊，本身就具有磁矩。

分類：永久磁鐵、軟磁。

應(yīng)用領(lǐng)域：信息存儲(chǔ)、用于發(fā)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)、懸浮桌子、鍛煉器材、重力感應(yīng)概念腕表等。

入選理由：中國(guó)文化深受中庸之道的影響，磁鐵依然保持這種要么拒要么留的耿直性格，十分難得。

NO.3 最具潛力的材料

有沒有意識(shí)到，你正在接觸一種非常有潛力的超級(jí)材料。蜘蛛絲的強(qiáng)度是普通鋼鐵的5倍以上，馬達(dá)加斯加BARK蜘蛛絲的強(qiáng)度更是達(dá)到普通鋼鐵的十倍。

蜘蛛絲的彈性勝于橡皮圈，蜘蛛絲的彈性使得它可以吸收三倍于Kevlar材料的能量(Kevlar材料是彈性比最強(qiáng)的材料之一)。

如果讓蜘蛛產(chǎn)絲的話，量肯定很小。但是2010年，Wyoming大學(xué)將蜘蛛絲基因植入山羊體內(nèi)，成功得到蜘蛛山羊。利用苜蓿的易種植性能，還有科學(xué)家將蜘蛛絲基因植入苜蓿，其蜘蛛絲的蛋白質(zhì)含量高達(dá)20-25%。

1999年，RAJAMANGALA研究所的人員使用16層蜘蛛絲可以抵抗9毫米口徑的來復(fù)槍。蜘蛛絲作為未來的超級(jí)材料也是指日可待的。

姓名：蜘蛛絲

特性：高強(qiáng)度、高彈性。

組成：蜘蛛絲由提供強(qiáng)度的蛋白質(zhì)鏈和提供靈活性的非連接區(qū)域組成。

來源：利用轉(zhuǎn)基因植物或者動(dòng)物，產(chǎn)出比蜘蛛更多的蜘蛛絲。

應(yīng)用領(lǐng)域：防彈衣、水下粘結(jié)材料、人造皮膚、安全氣囊材料、醫(yī)療、軍事、建筑等領(lǐng)域。

入選理由：蜘蛛絲看似柔弱，完整一張網(wǎng)，輕輕一拂，便七零八落。這柔弱后面的堅(jiān)強(qiáng)，堅(jiān)強(qiáng)背后的心性是最值得我們期待的地方。

NO.4 最黑的材料

有一種黑叫做Vantablack，有了它，所有的細(xì)節(jié)都會(huì)消失，比如說，如果用它制作一條香奈兒的小黑裙，當(dāng)穿上它的時(shí)候，人體就會(huì)像幽林一樣的漂浮在空中，但是，造價(jià)太高。

Vantablack自被創(chuàng)造出來，被吐槽的最多的也就是：它太黑了。這種“超黑”涂層由碳毫微管組成，每個(gè)碳毫微管都只有人類頭發(fā)的一萬分之一細(xì)，這種納米管小到光線無法進(jìn)入，只能穿過其間的縫隙。以致于其看起來特別黑。

它太黑了，以至于人類的眼睛無法理解看到的東西。形狀和輪廓缺失了，只留下看起來像一片深淵的物質(zhì)。鋁箔紙本身是折疊成了山川的形狀，但是覆蓋上去以后一切都遮蓋住了。

姓名：Vantablack(小名：super black)

特性：可吸收照射其上的99.96%的光線組成：利用比頭發(fā)細(xì)一萬倍的碳納米管所制造。

來源：英國(guó)薩里納米系統(tǒng)公司(Surrey NanoSystems)。

應(yīng)用領(lǐng)域：天文攝影機(jī)、望遠(yuǎn)鏡以及紅外線掃描系統(tǒng)、提高天文望遠(yuǎn)鏡觀看最暗恒星的能力、軍事領(lǐng)域等。

入選理由：眼前一黑，什么也沒看到(知道黑色為什么顯瘦了嗎?因?yàn)榭床坏狡鸱牟y以及紋路，比如說你的小肚子)。

NO.5 最火的材料

石墨烯自被發(fā)現(xiàn)以來，就被不斷的推向最火熱的頂端，畢竟石墨烯

●目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料；

●幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；

●目前世上電阻率最小的材料：因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管；

結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是用途卻是廣泛的。

姓名：石墨烯

特性：透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

組成：是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料來源：2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯。

應(yīng)用領(lǐng)域：?jiǎn)畏肿託怏w偵測(cè)、石墨烯納米帶、集成電路、石墨烯晶體管、透明導(dǎo)電電極、導(dǎo)熱材料/熱界面材料、超級(jí)電容器、海水淡化、太陽能電池、石墨烯生物器件、抗菌物質(zhì)、石墨烯感光元件。

入選理由：2010年石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎(jiǎng)，本就出身高等學(xué)府的石墨烯更是頭頂光環(huán)照亮整個(gè)世界，關(guān)于石墨烯的巨大潛力連起來可以繞地球三圈。

NO.6 最輕的材料

接下來的大佬不簡(jiǎn)單啊，80%都是空氣，曾經(jīng)獲得吉尼斯記錄“最輕的固體”稱號(hào)，我知道，你們已經(jīng)知道了，它叫——?dú)饽z。

氣凝膠不同于我們傳統(tǒng)思維中的“膠”，它是一種固體物質(zhì)形態(tài)，密度為3KG/m，因其密度極低，所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”。也因?yàn)槠潴w內(nèi)80%的空氣組成所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當(dāng)20至30塊普通玻璃的隔熱功能。

姓名：氣凝膠

特性：低導(dǎo)熱、低密度、高空隙、氣體以及油污的過濾、光線分散。

分類：SiO2氣凝膠、碳?xì)饽z、金屬氧化物氣凝膠。

來源：最早是在1931年，由S.Kistler采用超臨界干燥方法成功制備出SiO2氣凝膠。是一種固體物質(zhì)形態(tài)，密度為3KG/m3。

應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸、家用保溫和冷鏈物流、功能性裝備等領(lǐng)域。

入選理由：憑得是身材，身輕賽飛燕。

NO.7 最隱忍的材料

金屬那是又厚又重眾所周知，建筑工地上批零乓啷想必大家都深有體會(huì)，但是在材料界，有一種合金，它就算砸地上也是很輕微很細(xì)小的聲音，顧思明意，它叫——無聲金屬。

無聲金屬的發(fā)現(xiàn)是個(gè)意外，但是卻極大的改變?nèi)藗兊纳睿芏喑Ｒ姷牡胤剑加兴纳碛埃拖褡冃谓饎偅憧赡懿徽J(rèn)識(shí)它，但你肯定有用到它。

姓名：無聲金屬

特性：金屬或者合金的制品在跌落、碰撞、摩擦等幾乎不發(fā)出聲音或者聲音及其微弱。

組成：錳~銅-鋁-鐵-鎳合金來源：在20世紀(jì)中葉，英國(guó)研究團(tuán)隊(duì)在研究合金時(shí)，無意將含有錳-銅合金鑄塊掉在地上，獲得了具有減振特性的錳~銅-鋁-鐵-鎳合金。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、汽車制造、土木建筑、機(jī)械制造、火車車輪、家用電器等方面運(yùn)用。

入選理由：我們多少次被金屬跌落的聲音驚醒，金屬像個(gè)淘氣的小朋友，掄起巴掌打下去，哭聲震耳，總感覺不能安靜得承受外來得打擊。這種金屬戰(zhàn)勝本能，用實(shí)際行動(dòng)證明什么樣叫打不還手，罵不還口，三腳踹不出個(gè)聲響來。

NO.8 水量最好的材料

高吸水性材料運(yùn)用的很多，最常見的也是最熟悉的——衛(wèi)生巾以及紙尿褲。

高吸水性樹脂一般可以吸收相當(dāng)于樹脂體積100倍以上的水分，最高的吸水率可達(dá)1000倍。為什么擠壓也不漏，是因?yàn)樵谝欢囟群蛪毫ο拢呶畼渲茏园l(fā)地吸水，水進(jìn)入樹脂中，使整個(gè)體系的自由焓降低，直到平衡。

若水從樹脂中逸出，使自由焓升高，則不利于體系的穩(wěn)定。差熱分析表明，高吸水樹脂吸收的水在150°C以上仍有50%封閉在凝膠網(wǎng)絡(luò)中。因此，常溫下即使施加壓力，水也不會(huì)從高吸水樹脂中逸出，這是由高吸水樹脂的熱力學(xué)性質(zhì)決定的。

姓名：高吸水樹脂

特性：具有親水基團(tuán)、能大量吸收水分而溶脹又能保持住水分不外流的合成樹脂。

組成：含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

來源：最早由Fanta 等采用淀粉接枝聚丙烯腈再經(jīng)皂化制得。

應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)和園林、工業(yè)、食品工業(yè)用吸水劑，水果和蔬菜的保鮮劑等。

入選理由：目測(cè)酒量應(yīng)該也不錯(cuò)。

NO.9 性格最怪的材料

隱身是真的可以。

超材料是一類由亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)單元作為基本單元構(gòu)成的具有自然材料不具備的超材料物理特性的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或材料，在長(zhǎng)波長(zhǎng)條件下，具有等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率，電磁參數(shù)依賴于其基本構(gòu)成單元的諧振特性。

由于超材料可實(shí)現(xiàn)與以前常規(guī)材料截然不同的折射，因此人們對(duì)隱身的研究注意力也從單純的吸波研究擴(kuò)展到了控制電磁波的繞射從而達(dá)到隱身的目的。

姓名：超材料

特性：具有新奇人工結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料、具有常規(guī)(或傳統(tǒng))材料不具備的超常物理性質(zhì)。

分類：自我修復(fù)材料——仿生塑料、熱電材料、鈣鈦礦、光操縱材料等。

來源：科學(xué)家沿著菲斯拉格的理論，依靠一些間隔僅有1毫米的幾千分之一的人工結(jié)構(gòu)，將材料的單元結(jié)構(gòu)(人工原子和人工分子)集合，通過不同的結(jié)合結(jié)構(gòu)和排列設(shè)計(jì)制造出各種超材料。

應(yīng)用領(lǐng)域：高速列車、新型地面行進(jìn)裝備、航空航天、國(guó)防科技、地面智能機(jī)器人等領(lǐng)域。

入選理由：性格和遺傳以及成長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)，超材料出身決定了他們不正常的性格和不平凡的未來。(曾經(jīng)以為，有了隱身衣，就可以瞞著爸媽偷偷吃零食，后來發(fā)現(xiàn)，躲在被子里也是一樣的效果)。

NO.10 記性最好的材料

它的“記憶”，不是真的記憶。是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復(fù)其變形前原始形狀的合金材料，即擁有“記憶"效應(yīng)的合金。

記憶合金之所以具有變形恢復(fù)能力(“記憶”)是因?yàn)樽冃芜^程中材料內(nèi)部發(fā)生的熱彈性馬氏體相變。形狀記憶合金中具有兩種相：高溫相奧氏體相，低溫相馬氏體相。根據(jù)不同的熱力載荷條件，形狀記憶合金呈現(xiàn)出兩種性能——形狀記憶效應(yīng)以及偽彈性。

姓名：形狀記憶合金

特性：在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復(fù)其變形前原始形狀的記憶合金。

來源：1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療、橋梁建筑、汽車工業(yè)及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域。

入選理由：千錘百煉，煎炒烹炸后大部分材料已經(jīng)忘了自己的“材”樣，只有這位仍不忘初心，回復(fù)原形。