研究與發(fā)展
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一大波新材料來(lái)襲：最黑材料、變形材料、隱身斗篷
發(fā)布者：管理員 發(fā)布時(shí)間：2016-04-20 15:06:58 瀏覽次數：2619
如果說(shuō)鋼鐵、水泥是傳統產(chǎn)業(yè)的重要基礎，那么新材料就是發(fā)展戰略性新興產(chǎn)業(yè)的基石。新材料在技術(shù)上的突破，往往會(huì )引起一些劃時(shí)代的產(chǎn)業(yè)革命。比如上世紀60年代，高純硅半導體材料的出現，使大規模集成電路得以實(shí)現，人類(lèi)從此進(jìn)入了電子化信息時(shí)代。
最近，科學(xué)家們研發(fā)出了一大波堪稱(chēng)黑科技的新材料——最黑材料、變形材料、隱身斗篷、動(dòng)態(tài)晶體……它們的出現有怎樣的重大意義?將引發(fā)怎樣的變革?讓我們一起來(lái)看看吧：
1 世界最黑材料：可吸收99.8%的光線(xiàn)
據研究人員稱(chēng)，這種名叫VantablackS-VIS的材料能夠吸收幾乎所有入射光(99.8%)，從而讓精密的光學(xué)儀器得以發(fā)揮最佳性能。
Vantablack S-VIS在研發(fā)中使用了一種碳納米管混合物。使用噴霧前后要執行很多步驟，才能達到超低反射率的效果。改良后的版本將在更多領(lǐng)域得到使用，如在航天領(lǐng)域。它可以覆蓋在更大、更復雜的形狀和結構表面。在噴涂該產(chǎn)品之后，這款黑色的涂料能讓3維立體的物體看上去像一個(gè)2維平面的、黑色的洞，讓你根本看不清其表面的細節。
但該噴霧不能用于會(huì )發(fā)生直接接觸或擦碰的地方，并且只能用在能承受100攝氏度高溫的固定表面上。
2 神秘材料：能隨時(shí)改變形狀、大小、硬度
科學(xué)家近日研制出了一種能夠改變形狀和大小的新型材料。該材料由若干個(gè)單獨的模塊構成，每個(gè)模塊包含6個(gè)開(kāi)口的正方體，在氣動(dòng)傳輸器的作用下進(jìn)行變形。效果可參看動(dòng)圖。
在它形狀改變的同時(shí)，硬度也會(huì )發(fā)生改變。研究人員稱(chēng)，這為該材料在長(cháng)度、寬度和高度之外，又增加了一種維度。這意味著(zhù)它可以用來(lái)制造一種獨特的材料，處于某個(gè)形狀時(shí)容易變形，處于另一個(gè)形狀時(shí)則堅硬無(wú)比。
3 超材料蒙皮：隱身斗篷
近日美國愛(ài)荷華州立大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種柔性、可伸縮的超材料蒙皮(Meta-skin)，這種超材料由多排鑲嵌在硅膠片上的鎵銦錫合金環(huán)形諧振器組成，具有導電能力，能控制電流通過(guò)。據稱(chēng)改材料能夠幫助物體躲過(guò)雷達的偵察，并有望被用來(lái)制作隱形斗篷。
該課題組研究人員指出，與目前傳統的隱身技術(shù)只能吸收某一狹窄頻段的電磁波不同，“超材料蒙皮”可通過(guò)拉伸，使其中的環(huán)形諧振器隨之變形，從而變化吸收的雷達波頻率，因此其具有吸收所有頻段雷達波的潛力，效果就像一塊“雷達波海綿”一樣。
研究人員承認，要為隱形轟炸機披上“隱身斗篷”，使飛機從肉眼前消失，還需要等待納米技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。但課題組相信，他們的技術(shù)可使這一夢(mèng)想變成現實(shí)。
4 可調節透明度的窗玻璃
美國哈佛大學(xué)研究人員日前開(kāi)發(fā)出一種新工藝，只需輕調電壓，就能迅速改變窗玻璃的透明度。
據報告稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)的新型可調窗玻璃中間是一層玻璃或者塑料材料，兩側覆蓋了透明、柔軟的彈性體，彈性體上又噴了銀納米線(xiàn)涂層。銀納米線(xiàn)涂層尺度很小，不會(huì )散射照射其上的光線(xiàn)。但是，當施加一個(gè)外部電壓時(shí)，情況就發(fā)生了變化。
在外加電壓的作用下，兩側的銀納米線(xiàn)獲得能量向彼此運動(dòng)，從而對彈性體擠壓導致其變形。由于銀納米線(xiàn)在表面的分布不均勻，所以彈性體也呈不均勻變形。這導致表面粗糙，散射光線(xiàn)，玻璃就會(huì )變得模糊。
研究人員介紹說(shuō)，關(guān)鍵一點(diǎn)是，整個(gè)變化過(guò)程發(fā)生在不到一秒鐘的時(shí)間內。此外，他們還發(fā)現，彈性體表面的粗糙程度與外加電壓相關(guān)。電壓值越高，表面就會(huì )變得越粗糙，玻璃也就越模糊。
此前基于化學(xué)反應的可調玻璃，利用的是基于真空沉積的鍍膜方法，成本高且工藝復雜。哈佛研究負責人戴維·克拉克說(shuō)，他們研發(fā)的這一新工藝實(shí)質(zhì)上是一種物理變化，因此整個(gè)過(guò)程更加簡(jiǎn)單，成本也更低，更有可能實(shí)現商業(yè)量產(chǎn)。比如銀納米線(xiàn)涂層可以直接噴涂或者粘貼到彈性體上，適宜應用到大型建筑的玻璃上。
研究人員下一步將嘗試使用更薄的彈性體，這樣只需要更低的電壓就可以調節透明度。
5 新型電池：利用熱電波發(fā)電，無(wú)毒、便攜
現代生活中電池設備無(wú)處不在，從智能手機和電腦到電動(dòng)汽車(chē)，這些電池大多是由有毒物質(zhì)如鋰(鋰難以處理，全球供應有限)制造的。如今，麻省理工大學(xué)的研究人員提出了利用熱、不使用金屬或有毒物質(zhì)的替代發(fā)電系統。
這種新方法基于一項發(fā)現：碳納米管在從一端到另一端漸進(jìn)地加熱時(shí)，可以產(chǎn)生電流。例如，在碳納米管上鍍一層可燃燒材料，然后從一端點(diǎn)燃它，讓它像保險絲一樣燃燒。
這一現象是由麻省理工大學(xué)化學(xué)工程系的“卡本?杜布斯”榮譽(yù)教授邁克爾?斯特拉諾，及同事在2010年發(fā)現的?，F在，斯特拉諾和他的團隊使這一過(guò)程的效率增加了不止一千倍，并已生產(chǎn)出設備，可以輸出電量，產(chǎn)生的電量與今天最好的同重量級的電池相當。
斯特拉諾表示，效率的提高，使得這一技術(shù)從實(shí)驗室的好奇，步入到其他便攜式能源技術(shù)(例如如鋰離子電池或燃料電池)可以攻克的范圍內。而鋰材料如果被暴露于外界空氣極易燃燒，而這一技術(shù)使用的材料更為安全并且可再生。
文章來(lái)源：中關(guān)村雜志
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