高科技材料讓你擁有超能力：可隱形和變形

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，隨著《新神奇四俠》電影在全球各地上映熱播，影片中四位男女主角令人咋舌的超能力再次成為科幻愛好者熱議的話題。洛克希德-馬丁公司科學(xué)家們表現(xiàn)得興致勃勃，聚焦研究如何通過科技創(chuàng)新，在現(xiàn)實(shí)生活中復(fù)制這些超能力。顯然，在現(xiàn)實(shí)生活中，人們不會(huì)像電影劇情那樣遭遇宇宙射線輻射而發(fā)生變異，也不會(huì)在嚴(yán)酷的宇宙空間中穿越變形。洛克希德-馬丁公司認(rèn)為，普通人要具備超能力，只能借助高科技材料?？茖W(xué)家描繪了一幅變身神奇先生的藍(lán)圖：自修復(fù)式彈性聚合物可以令人像神奇先生一樣，任意延伸、扭曲，變幻形狀；反光材料可以令人像隱形女一樣，擁有隱身的能力；硬度是鋼100倍的碳納米管，可以讓人像石頭人一般力大無(wú)窮；耐高溫材料可以保護(hù)人在霹靂火的火焰下毫發(fā)無(wú)損。

神奇先生：伸縮技術(shù)

在材料設(shè)計(jì)上，伸縮性指的是可自修復(fù)，或可重構(gòu)的能力。在沒有人類干涉的情況下，自修復(fù)材料可通過重組化學(xué)鍵或使用病毒，實(shí)現(xiàn)損傷部位的自修復(fù)。事實(shí)上，這類材料目前已被應(yīng)用于諸如自愈合混凝土等領(lǐng)域，未來或?qū)⒈粦?yīng)用于海軍艦只上的防腐涂料中。可重構(gòu)材料則能在不同環(huán)境下可改變自身屬性。從微觀尺度上看，通過吸收或放射能量，個(gè)體分子鍵可具備可逆的變形能力。聚合材料可以實(shí)現(xiàn)宏觀形態(tài)變化，例如，放置于光或電荷下，聚合物可自動(dòng)卷縮或伸展。

洛克希德-馬丁公司材料專家安娜-保爾森說：“在現(xiàn)實(shí)世界中，我們可以設(shè)想在飛機(jī)或汽車設(shè)計(jì)中，研發(fā)應(yīng)用可重構(gòu)元素。如今，飛機(jī)機(jī)翼的形態(tài)是固定的，但是在不同飛行階段中，如滑行、起飛、降落等，理想的機(jī)翼形狀應(yīng)該所有不同。如果在設(shè)計(jì)中利用到可重構(gòu)材料，飛機(jī)就可在飛行中優(yōu)化機(jī)翼形狀，提高航空燃油的利用率。”盡管利用高科技材料變身降落傘或蹦床的想法聽上去有些荒誕，不過美國(guó)宇航局已受該領(lǐng)域研究的啟發(fā)，探索開發(fā)彈性飛機(jī)機(jī)翼。

隱形女：隱形技術(shù)

要令物體消失于無(wú)形，需要科學(xué)家致力于圖案與光線的研究。隱形材料有著特殊的圖案，且具有傳導(dǎo)與隔絕元件，能管理物體周圍的電磁輻射。在隱形材料領(lǐng)域，科學(xué)家面臨著三大挑戰(zhàn)：改變這些圖案的大小、控制三維光線，以及設(shè)計(jì)適合多波長(zhǎng)的圖案。保爾森說：“從物理學(xué)角度來看，克服這些困難是可行的。目前，我們已經(jīng)模擬出具備這些必要屬性的圖案。如今，研究人員正在研發(fā)新技術(shù)，制造三維納米級(jí)圖案，可以用來控制三維的光線?！?/p>

很顯然，成為一名隱形超級(jí)英雄很具誘惑力，未來在我們的日常生活中，隱形技術(shù)將在美學(xué)領(lǐng)域大顯身手。例如，將具備隱形特性的建筑材料應(yīng)用于電力線，或者紐約帝國(guó)大廈頂部的護(hù)欄。此外，隱形材料的應(yīng)用領(lǐng)域還有高速計(jì)算機(jī)中的光學(xué)處理器，以及高能天線中的天線材料。

石頭人：超高硬度

要令人具有超高硬度，需要著眼于分子級(jí)的科學(xué)原理研究。納米技術(shù)就是一種納米級(jí)的物質(zhì)控制技術(shù)，分子級(jí)介于1到100納米之間，或百萬(wàn)分之一毫米。利用納米技術(shù)，人們可以改變單個(gè)原子和分子，從而改變物質(zhì)的物理、化學(xué)、生物以及光學(xué)屬性。碳是納米技術(shù)應(yīng)用的最佳原材料之一，如石墨烯就是一種由碳原子構(gòu)成的二維碳材料。石墨烯的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，厚度為一個(gè)原子層。碳原子之間結(jié)合緊密，使得石墨烯擁有極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性—由石墨烯制成的材料具有難以置信的硬度，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。目前，科學(xué)家正致力于研究石墨烯材料，以期應(yīng)用于電子顯示屏和醫(yī)學(xué)設(shè)備。同時(shí)，對(duì)在石墨烯片上鉆孔的可能性研究，將令科學(xué)家能夠解決一些新問題，如純凈飲用水和電源管理。

納米技術(shù)還帶來了碳納米管的開發(fā)應(yīng)用。碳納米管作為一維納米材料，重量輕體積小，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能—硬度是鋼的100倍，且比人的頭發(fā)纖細(xì)10000倍。洛克希德-馬丁公司研究專家米歇爾-梅恩霍德稱：“正是這些碳原子之間完美的連接結(jié)構(gòu)，才使得碳納米管硬度超強(qiáng)?！蹦壳?，碳納米管應(yīng)用可見于“朱諾”號(hào)飛船的建造。在不久的將來，一旦碳納米管具備了節(jié)能屬性，將可被廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)壽命鋰電池、1TB閃存、智能電話的化學(xué)傳感器、織入衣服的電子布線，以及高硬度輕質(zhì)復(fù)合材料等消費(fèi)品中。然而，大規(guī)模生產(chǎn)植入碳納米管的材料結(jié)構(gòu)目前存在很多局限性，其中最大的局限性在于大規(guī)模增加碳納米管長(zhǎng)度。

目前，碳納米管研發(fā)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，研制的所謂“微型碳納米管森林”也僅長(zhǎng)幾厘米。保爾森說：“一旦研制成數(shù)米長(zhǎng)的碳納米管，我們就能將其應(yīng)用于超輕汽車的設(shè)計(jì)中。由于碳納米管只在單一方向上具有高硬度，在汽車設(shè)計(jì)中需多個(gè)方向?qū)⑵浣M合起來，以使汽車擁有良好的抗震性?！蹦壳?，科學(xué)家正在研究將大量碳納米管絞纏起來，生產(chǎn)出一種超硬度的輕質(zhì)面料。有了石頭人的套裝，人人都是超級(jí)大力士。

霹靂火：耐熱技術(shù)

應(yīng)用熱力學(xué)原理的高科技材料，因其分子鍵特性可以抵抗超高溫度?？傮w上來說，越堅(jiān)硬有力的材料就具有越高的熔點(diǎn)。而要作為一種保護(hù)屏障，這種材料還必須具備弱導(dǎo)熱性。例如，一輛車（或者一個(gè)超人）要以超音速速度移動(dòng)，就需要使用這種超耐材料，耐得住3000華氏度（約合1648攝氏度）的高溫。

借助這種耐熱材料，我們可以改進(jìn)太空飛船設(shè)計(jì)，使其可以進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的太空，或者探索更熾熱的星體—如太陽(yáng)表面。洛克希德-馬丁公司熱力學(xué)家邁克爾-斯多克表示：“當(dāng)然，探索未知高溫太空世界，在目前來看仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些地方還存在高壓和輻射。不過，我們可以設(shè)計(jì)研發(fā)高級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)，讓飛船在躲避太空中的危險(xiǎn)區(qū)域的同時(shí)將其帶入恒星上?！?/p>

霹靂火擁有控制火的能力，能夠用火包裹住身體并發(fā)動(dòng)攻擊。對(duì)我們普通人而言，耐熱材料可能只會(huì)在安全防火領(lǐng)域中一顯身手。此外，耐高溫材料還將被應(yīng)用于超高效率發(fā)動(dòng)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)燃油消耗的減半。

（本文轉(zhuǎn)自新浪科技）