《青少年科学探索·求知·发现丛书》几乎囊括了整个自然科学领域，内容包括浩瀚无穷的宇宙、多姿多彩的地球奥秘、稀奇古怪的生物世界、惊世骇俗的科学技术、威力惊人的军事武器……丛书将带领我们一起领略人类惊人的智慧，走进异彩纷呈的科学世界！丛书之一《新材料(你不知道的秘密)》是一本介绍新材料的科普读物。 《新材料(你不知道的秘密)》用深入浅出的语言，形式活泼的艺术表现手法，将新材料“王国”的有关知识展示给读者，向公众描绘了一幅纵贯古今的新材料全景画，带你领略精彩纷呈的材料风采，探秘奥妙神奇的材料世界。本书由李英丽编著。

内容简介

《新材料(你不知道的秘密)》是一本介绍新材料的科普读物。本书作者大多是从事材料科学与工程教学和科研多年的教师和研究人员，因此，对材料科学与工程相关领域有很好的基础知识和很深的学术造诣。

图书目录

第一章 新材料展览

类型多样的材料

中国与陶瓷

普通陶瓷的脆弱性

新颖陶瓷

“蜗牛壳”式的陶瓷

敏感陶瓷

用途广泛的压电陶瓷

陶瓷的透明度

陶瓷滚动轴承的特性

有“超能力”的陶瓷

迷你高性能的陶瓷发动机

燃气轮机中运用的工程陶瓷

陶瓷上的艺术

新型的陶瓷木材

种类繁多的玻璃

神奇的玻璃城

夹丝玻璃的传奇故事

夹层玻璃的功能

会保守“秘密”的压花玻璃

“水晶宫”似的幕墙玻璃

与众不同的微晶玻璃

安全玻璃

灵敏的调光玻璃

太阳能玻璃

轻便结实的玻璃钢

对塑料的介绍

色彩丰富的塑料薄膜

压电塑料薄膜的用途

回归反光塑料薄膜

特殊塑料的导电性

神奇的发电塑料

发光塑料的应用

工程塑料具有“钢铁”性

塑料风筝与云“共舞”

环保塑料

泡沫塑料

光滑的聚四氟乙烯塑料

塑料树

识别有毒塑料袋

塑料瓶与食用油“无缘”

人工角膜

塑料代替金属的时代

多气孔的泡沫塑料

不怕火的塑料

塑料薄膜的形成

塑料也需要营养

正确选择塑料材料

强劲的“凯芙拉”纤维

随光变色的纤维

纤维家族中的“烈火金刚”

极细的光导纤维

“冷胀热缩”的中空纤维

医用纤维的广泛用途

高品质的蜘蛛丝纤维

超细纤维的用途

合成纤维的防火性

光导纤维的传递性

高强度的合成纤维

会发光的异形纤维

种类繁多的异形纤维

随温度变色的纤维

光导纤维的用途

木材的自白

钢铁的自白

有色金属的后起之秀——钛

合成橡胶

罕见的液体磁铁

半导体材料——硅

具有潜力的复合材料

纳米材料

迎来超导世界

发展迅速的激光家族

神秘金属的“超能力”

通情达理的智能材料

“有机硅”的性能

高吸水性树脂的本领

黄金的特性

“硬度之王”——金刚石

合成塑料的鼻祖——酚醛树脂

最轻的金属——锂

塑料制品的出现

最硬的新材料

第二章 纳米研究与应用

科技领域革命的导火索

纳米的理论基础

纳米研究应用

量子力学的延伸

纳米的发展史

纳米的性能

纳米的另一种突破

新材料的革命

分子马达的研究

力量无限的机器

神奇的微型机器人

纳米机器人的感官

纳米机器人的自我复制

纳米火车的特性

虚拟中的真实

纳米医学的神奇

未来的生物导弹

摩尔定律的新发展

纳米芯片的研发

超级电脑

神经计算机

隐身飞机的发展

智能军服

麻雀卫星的神奇

文摘

人们都知道，陶瓷的透光性是很差的。近三四十年来，陶瓷专家经过长期的研究，已研发出一批能透光的先进陶瓷。

20世纪50年代的某一天，在实验室里有位陶瓷专家和他的助手们正为研制透明陶瓷而勤奋地工作着。当一位助手从炉内取出一片烧制好的陶瓷样品时，一不小心，那一小片样品正好落在实验桌上一本翻开的书上。这时，奇迹发生了：透过陶瓷样品，书上的文字清晰可见。这本来就是他们实验的最终目标。经过无数次失败，现在终于研制成功了。年轻的助手们怎能不欢呼雀跃！他们一边把帽子抛向天空，一边呼喊着：“成功了！成功了！”

这时，以治学严谨而著称的陶瓷专家抑制住内心的激动，让助手们通过显微镜验证一下。经过仔细检查，这片陶瓷样品完全合乎规格。1957年，在一次国际会议上，陶瓷专家郑重地向同行们宣布：世界上第一片透光陶瓷诞生了！

那么，陶瓷从不透光到透光，这期间遇到了多少艰难险阻呢？

经过悉心研究后陶瓷专家发现，陶瓷之所以不透光的主要原因是由于在陶瓷中有许多密密麻麻的细微气孔。科学家们曾经做过这样的实验，当一束光线照射到陶瓷表面时，由于陶瓷中的细微气孔对光线具有极强的散射能力，致使大部分光线分散到四面八方，最后被陶瓷所吸收。这就意味着，细微气孔是光线通过陶瓷的“拦路虎”。只有赶走这只“拦路虎”，才能使光线在陶瓷中畅通无阻。

为了赶走细微气孔这只“拦路虎”，陶瓷专家和助手们主要采取了以下技术措施：

第一，选用上好的原料。烧制这种陶瓷所用的所有原材料，它们的纯度和细度都相当高，而且颗粒十分均匀。经检测表明，原料的纯度为99.99%，平均颗粒的尺寸为0.3微米，太大太小的颗粒一概去除。

第二，控制陶瓷结晶的形成速率。在研制透光陶瓷过程中，科学家们放慢了陶瓷结晶过程中晶粒的形成速度。晶粒的缓慢挤压，会将微气孔彻底赶跑。

第三，具备真空条件。为了使陶瓷体中不存在气孔，就要减少加热炉中的气体，能抽成真空当然更好。这是因为，当加热炉中几乎没有气体时，这就等于断绝了陶瓷中形成微气孔的源头。

透光陶瓷的用途很广泛，在军工行业、日常生活中都能见到它的踪影。

少年朋友，特别是男性少年朋友大都喜欢阅读有关现代武器装备的书籍和文章。大家都知道响尾蛇导弹具有跟踪目标的特性吧！

军事科学家从响尾蛇捕食得到启示，为导弹头部设计并研制了一个红外线探测器。这一探测器的任务就是发现、捕获从敌机那儿辐射出来的哪怕是极其微弱的红外线，对于敌机发动机喷射出来的高温燃气，那当然更不在话下。不过，为了抵挡导弹飞行过程中的高速气流以及雨雪的冲刷，在导弹头部的探测器上，需要有一个防护罩，防护罩要有足够的强度和硬度。这是因为，高速飞行过程的导弹，它头部的表面温度可超过几千摄氏度。简而言之，对防护罩材料的要求之一，必须能够耐超高温。

经研究试验证明，能承担这一任务的就属透光陶瓷了。只有它，最适合于制造响尾蛇导弹头部探测器的防护罩。

20世纪30年代初，人们就已经知道：利用钠蒸气放电可以获得一种高效率的光源。但是，由于当时各方面条件的限制，这种新颖的灯具无法进入实用阶段。这是因为，钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温，钠本身是一种非常活泼的金属，有很强的腐蚀性，而用玻璃制成的灯管又过不了高温关。由于一时找不到一种两全其美(既耐高温又不怕腐蚀)的灯管材料，因此，研制高压钠灯的计划只好搁浅。

1957年，世界上第一块透光(又称透明)陶瓷的问世，为研制高压钠灯的计划带来希望。研究表明，透光陶瓷的熔点高达2050℃，而且在1600℃的环境下能不受钠蒸气的腐蚀，又可以通过95%的光线。经过有关科学家的不懈努力，高压钠灯终于在1960年横空问世，后经过不断改进，得到了实际应用。

高压钠灯是一种发光效率很高的电光源。经测试表明，普通白炽灯的发光效率只有10流明/瓦，高压汞灯的发光效率为50～60流明/瓦，而高压钠灯的发光效率高达110～120流明/瓦。也就是说，在同样功率的条件下，一盏高压钠灯能抵两盏高压汞灯用，而且光色柔和、银白。在高压钠灯下看物体清晰、不刺眼。对于河道纵横交错的地区以及沿海城市来说，这种新颖灯具更具有特殊的吸引力——高压钠灯的光线能透过浓雾而不被散射。因此，作为汽车的前灯更合适不过了。

另外，高压钠灯的平均寿命长达1万～2万小时，比高压汞灯的寿命长两倍，比普通白炽灯高10倍以上，是目前使用寿命最长的灯。

除了可研制高压钠灯以外，透光陶瓷还适用于研制其他新颖灯具，例如钾灯、铷灯、铯灯以及金属卤化物灯等。

夏日，骄阳似火，要是戴上一副墨镜，就舒服多了，因为强烈的阳光会使你睁不开眼。假如你正好从焊接工人身旁走过，而他正在那儿焊接材料，这时，当你的眼睛受到电弧强光的刺激后，会使双眼一时看不清周围的东西。如果戴着墨镜，电弧的强光对你的眼睛就不会造成什么干扰了。

说到强烈光对眼睛的刺激，当原子弹爆炸时，情况就更严重了——强烈的光辐射会使人看不清东西，甚至寸步难行。但是，核试验工作人员重任在肩，他们必须注视着原子弹爆炸的全过程。但在爆炸前的准备阶段，他们又有许多事情要做。而这些工作，又不能戴着墨镜完成。从按下按钮——原子弹爆炸——到出现光辐射，总共不过3秒钟时间。简而言之，等原子弹引爆之后再戴墨镜，显然时间是不够的。

在军事国防上，在工业战线上，在日常生活中，人们迫切需要有一种能自动调光的护目镜。这种护目镜在遇到强光时能自动迅速变暗，当危险光消失后，又能恢复到原来的明亮状态。现在，研发出了透光陶瓷，人们便可梦想成真了：因为它能透光、耐高温、耐腐蚀、强度高。讲得形象一点，在陶瓷护目镜的镜片中，有一套自动化关闭、开启系统。有了这种新颖护目镜的出现，电焊工人在操作时，就不必一手拿着面罩，一手拿着焊枪了。他们可以在进行电焊前，把面罩戴上，电焊结束后，再脱下面罩。有了这种护目镜，核试验工作人员就可以戴着它进行核爆炸前的各项准备工作了。

墨镜家族中新添的这位成员，为需要在强光下工作的人们带来了福音。P13-15

序言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必经之路。社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

人类的智慧在我们生存的这个蔚蓝色的星球上正放射出耀眼光芒，同时也带来了一系列不容忽视的问题。引导21世纪的青少年了解人类最新文明成果，以及由此带来的人类必须面对的问题，是一件十分必要的工作。为此，我们组织了一批专家学者编写了这套《青少年科学探索·求知·发现丛书》。

《青少年科学探索·求知·发现丛书》共23册。

《新材料：你不知道的秘密》是一本介绍新材料的科普读物。本书作者大多是从事材料科学与工程教学和科研多年的教师和研究人员，因此，对材料科学与工程相关领域有很好的基础知识和很深的学术造诣。

本套丛书综合了当今最新科技研究成果，具有很强的科学性、知识性、可读性，是青少年朋友了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质的良好科普读物。

丛书编委会

2012年7月