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材料科学（第2页）

此外，还有许多晶体，如光折变晶体、电光晶体、声光晶体、压电晶体、热释电晶体、磁性晶体、超硬晶体等，它们在不同的技术领域中也起着重要的作用。

◆智能航空材料

科学家们正在研究一种智能型的材料，具备这种材料的飞机上的关键结构都有自己的“神经系统”、“大脑”和“肌肉”，它们能感觉到即将出现的危险并及时向操作人员发出警告。具体的设计构思是：在高性能的复合材料中嵌入细小的光纤，它们能像人的神经网络一样不断地感受到外界的各种压力，在外界压力极端的情况下，光纤会自动断裂，光传输就会中断，从而向系统发出警报。目前这些研究还只是处于实验阶段，还不能立即应用于实际中。

聚合物膜

为了使残疾人能够重新站立起来，科学家们想方设法地人工合成人造肌肉。科学家们指出：指挥肌肉发生运动的神经生物电使肌肉收缩和放松。当人触电时，肌肉就会因为紧张而自动地收缩，神经生物电所起的也就是这个作用。人造肌肉正是通过这一原理，合成出一种材料，它遇到外界刺激时能够自动地收缩或放松。

西班牙圣塞瓦斯蒂巴斯克大学的奥特罗和他的同伴们研究出了一种银塑料膜，它能够模拟人的肌肉纤维功能。它是由两种聚吡咯银和一种能导电的塑性材料组成的。当有电流通过时，根据电流的大小来决定人造肌肉的弯曲程度和变化的速度。

◆不断发展的新材料料

新材料是指最近发展或正在发展之中的、具有比传统材料更为优异的性能的一类材料。目前世界上传统材料已有几十万种，而新材料的品种还在以每年大约5％的速度继续增长。世界上现有800多万种人工合成的化合物，而且还在以每年25万种的速度递增，其中相当一部分具有发展成为新材料的潜力。按照大的类别来说，可以把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料四大类。

◆新材料的开发与利用

长尺寸二硼化镁超导线材

二硼化镁超导体是日本科学家秋光纯在2001年初发现的。这种材料的超导临界温度为零下234摄氏度，但它像钻石一样坚硬，无法使用通常的方法加工。日本物质和材料研究机构为此开发了用高强度的金属包覆和压轧二硼化镁粉末制作二硼化镁超导线材的枝术。

日立公司还开发了独特的连续压轧加工技术，具体程序是：在金属管里填充二硼化镁粉末，然后使它通过有沟槽的滚轧机，在这个过程中沟槽逐渐缩小宽度，最后把它压轧为所需要的线材。使用这种方法，二硼化镁微粒的方向一致，密度高，制作出来的线材长达12米，厚度为0．3毫米，宽度为2．7毫米，而且，不需要热加工处理。

该公司还使用这种超导线材制造了小型超导线圈，在零下269摄氏度的液氦中对它进行技术特性评估的结果是它能够产生0．13特斯拉的磁场和105安培的临界电流。这一指标创立了新的世界纪录。

日本开发出“智能”玻璃

日本富士XEROX公司宣布，他们已成功地开发出根据气温变化调节透明度的“智能”玻璃。据悉，这种新研制的“智能”玻璃在气温上升时透明度降低，当气温下降时透明度加大。这种玻璃用在建筑物窗户上能提高空调器的工作效果，达到节能目的。

“智能”玻璃的结构实际上是在两个玻璃层之间填入一种带颜料的高分子微小颗粒。这种微小颗粒可随着温度的变化改变自己的体积，当温度上升时，其体积最大可增大30倍，当温度降低后又可恢复原状。

“智能”玻璃在气温超过30摄氏度时透明度降低，可把80％的光遮蔽掉；若气温在30摄氏度以下时，80％的光则可通过。气温到底超过多少度才开始遮光，这可通过对材料处理后自行设定。

日本已开发出用电调控光的玻璃。2000年世界调光玻璃市场规模已达20000亿日元，日本国内就已达1300亿日元。而这次开发的智能玻璃与调光玻璃相比，其结构更加简单，成本只是调光玻璃的1／4。

目前，日本富士XEROX公司计划在两年后将这种“智能”玻璃投放市场。

金属玻璃

金属和玻璃的最大的差别在于：金属在从液态冷却凝固的过程中有确定的凝固点，原子按一定的规律排列，形成晶体；而玻璃从液态到固态是连续变动的，没有明确的分界线，即没有固定凝固点。因此，金属是一种典型的晶体材料，它的许多特性是由其内部晶体结构决定的；而玻璃却是一种非晶体材料，固态玻璃和液态玻璃内部原子呈无序紊乱排列。

1960年，美国科学家皮·杜威等首先发现某些液态贵金属合金（如金硅合金）在冷却速度非常快的情况下，当金属内部的原子来不及“理顺”位置，仍处于无序紊乱状态时，便马上凝固了，成为非晶态金属。这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征，故又称为“金属玻璃”。金属玻璃的问世打破了建立在金属晶体结构基础上的传统金属学研究方法，它的许多独特而且宝贵的性能使之在实际应用中初露锋芒。

目前生产中制备金属玻璃的方法还和30年前皮·杜威的方法相似，以105～106℃／秒的速度将金属**急冷、凝固，就形成了金属玻璃。考虑到对冷却速度的要求和非晶态结构的稳定性，目前用于制备金属玻璃的材料多是铁－钴－镍合金。

◎具有高弹性的金属玻璃

有机世界的强者——ABS树脂

ABS树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的热塑性共聚物，ABS是其英文缩写。ABS树脂在发生塑性形变时通常不断裂，有较好的形稳性和较高的冲击强度，并且易于加工成型，故应用十分广泛。挤出热成型的ABS树脂常用于家电设备的壳体和内衬等，如电冰箱、吸尘器、电吹风、电话机以及电动工具的许多部件都是由ABS树脂制造的，目前我们使用的大多数行李箱也是由ABS树脂制造的。阻燃级ABS树脂则用于电子计算机的壳体、控制台、电信、光盘音响设备、彩电机壳等。另外，ABS树脂还常用于汽车的仪表盘、托架、散热器格栅板、遮光板、反射镜壳体以及建筑用导管和管接头等。

制造飞机机翼的新材料

俄罗斯科学家研制出一种用于制造飞机机翼的新材料，使用这种新材料造出的飞机不但机身轻，而且即使机翼出现裂缝时仍可安全飞行。

据俄《科学与生活》月刊报道，这种新材料是向通常制造机翼的轻金属铝中加入金属锂后获得的。米格－29战斗机的机翼就是采用全俄航空材料研究所和乌克兰国家科学院电焊研究所的科学家研制出的这种新材料，它的机身重量较过去同类飞机减轻了24％。

◎采用新材料制成的俄罗斯米格-29战斗机

俄航空制造专家指出，采用新材料制造的飞机，当飞机在飞行过程中机翼突然出现长度达300毫米的裂缝时，仍能保障飞行安全。在多次飞行以及在飞行时上下剧烈波动的情况下，机翼上裂缝扩大的幅度不会超过2毫米。当然，机翼出现裂缝还是需要及时修理的。

高性能的太阳热反射涂料问世

一种能够降低物体表面温度的太阳热反射涂料最近问世。这种太阳热反射涂料由北京海泰科涂料有限公司研制，可以涂刷在石油化工容器、集装箱和桥梁等的金属外表面，以及粮库、冷库、食品药品厂房、民居和办公楼房的屋顶、墙壁等各种需要空调降温的地方。除了具有普通外用涂料的特性以外，这种太阳热反射涂料具有的一个突出特点是能够降低物体的表面温度。

在太阳持续照射产生的高温下，一些非金属类材料难以保持其良好的机械、化学性能；高温会使某些石油化工容器内部温度升高，造成泄露或其他事故；高温会增加桥梁等线型材料的热胀冷缩程度，加速粮食、蔬菜、水果和药品的衰败过程。但如果涂上太阳热反射涂料，就会使物体的表面温度大大降低。与没有涂刷过太阳热反射涂料的屋顶表面温度相比，涂刷后可降低温度20℃左右。

太阳热反射涂料还可以节约能源。在美国，有人曾对几种太阳热反射涂料进行过测试，结果表明，夏季天热的时候，涂刷了太阳热反射涂料的屋顶，可以减少21％的空调能源。

新型稀土永磁材料

永磁材料具有三大特殊性能：高剩磁、高矫顽力和最大磁能积。早期生产和使用的以碳钢为代表的淬火马氏体钢，矫顽力和最大磁能积都很低，不能令人满意。20世纪30年代以后，铝镍钴系永磁合金以其优异的性能在很长时间内在永磁材料中占了统治地位。但由于含有稀缺物质镍和钴，成本很高。50年代，铁氧体永磁材料投入工业生产。70年代以来，以钐钴合金和钕铁硼合金为代表的稀土永磁合金的先后诞生在全世界掀起了研究和探索新型永磁材料的**，促进了材料的飞速发展。这类材料以及用它们和橡胶、塑料等混合制成的粘结磁体具有很大的经济效益和应用潜力，“微本万利”为时不远。

稀土永磁材料指的是用稀土元素铈、锗、钕、钐等和过渡族元素铁、钻等组成的金属间化合物材料。第一代和第二代稀土永磁材料属于钐钴系稀土永磁材料，但是原料缺乏，价格昂贵。1983年日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司几乎同时宣布，研制成功一种磁性能最强的新型永磁材料——钕铁硼合金。第三代稀土永磁材料刚一问世便轰动了世界。其最突出的优点在于最大磁能积高达303千焦／米3，相当于铝镍钴系永磁合金的5～6倍。这种新材料被广泛用于制造汽车电机、传感器、磁推轴承、核磁共振成像仪、电子钟表和磁选机等。目前，科学家们正在积极探索，继续寻找第四代新型稀土永磁材料，以期进一步降低成本，提高性能。

◎用稀土永磁材料制成的扬声器。