新材料支持了高科技的迅速發(fā)展，促進(jìn)了社會(huì )文明與進(jìn)步，豐富了人們日新月異的物質(zhì)和精神生活。然而，神奇材料的偶然發(fā)現更使人激動(dòng)和振奮，它將啟迪人們如何創(chuàng )造性地學(xué)習、工作和更有意義的生活。
新材料的意外發(fā)現，乃至研制成功，再到實(shí)際應用，絕不是諸位科研人員太幸運! 這與他們敏銳的觀(guān)察能力、嚴謹的邏輯思維、深入的潛心研究、精湛的實(shí)驗技能、可貴的創(chuàng )新精神密不可分。
以下就由新材料在線(xiàn)帶您一起來(lái)回顧那些動(dòng)人的材料誕生趣事。
超導材料
1911年，荷蘭物理學(xué)家昂納斯在研究金屬汞的低溫性時(shí)，發(fā)現在4K時(shí)水銀的電阻驟然降到一個(gè)很小的數值(10 )，當他在水銀中加入大量雜質(zhì)后，對其在液氦溫度下向極小電阻狀態(tài)轉變并沒(méi)有發(fā)生什么影響。這表明在低溫下某些固體電阻趨于零是這些固體固有的物理性質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗發(fā)現了某些固體在低溫下電阻接近于零。電流在這些固體中流動(dòng)時(shí)就沒(méi)有阻力，不耗損電能。昂納斯于1913年首次稱(chēng)這種狀態(tài)為超導態(tài)，因此昂納斯教授獲得了1913年諾貝爾物理學(xué)獎。人們把這種零電阻現象叫做超導現象，把具有超導性的物質(zhì)叫做超導材料。
利用超導原理的磁懸浮列車(chē)
超導現象 研究進(jìn)展：目前已相繼發(fā)現28種(金屬元素或單質(zhì))具有超導性，如鋯、鉬、鈮等；超導化合物和超導合金有幾千種，如鑭鋇銅氧化物、鈮鍺合金等。
應用領(lǐng)域：超導計算機、超導磁懸浮列車(chē)、超導電車(chē)、電磁推進(jìn)船、超導電纜、超導發(fā)動(dòng)機以及無(wú)損耗變壓器。
超塑性合金
1920年德國研究人員羅森海因在對鋅一鋁一銅合金進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現這種合金與一般金屬不同，經(jīng)過(guò)冷軋后，具有暫時(shí)的很高的塑性。當時(shí)被工程技術(shù)界認為是一種奇異現象。1945年前蘇聯(lián)學(xué)者包奇瓦爾，對這一奇異現象深入探究，并在許多有色金屬合金中，發(fā)現了延展性特別顯著(zhù)的奇異現象。
研究進(jìn)展：目前，世界上已經(jīng)發(fā)現200多種超塑性合金，如超塑銅合金(Cu一38Zn)、超塑鋅合金(Zn一22Al一0．2Cu)、超塑鋁合金(A1—6Cu—Zr)等。
應用領(lǐng)域：用于制造導彈、人造衛星的復雜器件、電子儀器零件、汽車(chē)外殼等。
無(wú)聲金屬
20世紀50年代初，英國人在研究合金時(shí)，無(wú)意將含有80%錳的錳一銅合金鑄塊掉在地上，實(shí)驗人員只聽(tīng)到微弱的聲響，出乎意料的現象引起他們的極大興趣，對其進(jìn)行了深入的研究，終于獲得了具有減振特性的錳～銅一鋁一鐵一鎳合金，并稱(chēng)它為“無(wú)聲合金”或“減振合金”。
減振合金零件
減振輪轂 研究進(jìn)展：現已有數十種減振合金問(wèn)世，如鈷鎳合金、鎂鋯合金、鎳鈦合金和鐵鋯鋁合金。
應用領(lǐng)域：宇宙航天、汽車(chē)制造、土木建筑、機械制造、火車(chē)車(chē)輪、家用電器等。
不碎玻璃
1903年的一天，法國化學(xué)家貝內迪克蒂斯做完了實(shí)驗，在清掃實(shí)驗室時(shí)，不慎將1支平底燒瓶從3m高的儀器架上碰落下來(lái)，掉到地面上并沒(méi)有摔碎，只是布滿(mǎn)了裂紋。因忙于其他實(shí)驗，給這只燒瓶貼 上紙條放在墻角。不久，貝內迪克蒂斯在報紙上看到一則車(chē)禍消息：一輛公共汽車(chē)撞在建筑物上，車(chē)窗玻璃的碎片擊傷了司機和乘客。記者呼吁急需研制一種碎了也 不傷人的車(chē)窗玻璃。于是，貝內迪克蒂斯立即拿出放在墻角貼有紙條的燒瓶著(zhù)手研究。他發(fā)現這是一只裝過(guò)硝化纖維溶液的燒瓶，瓶壁上有一層膠膜，所以沒(méi)有跌 碎。由此，他深受啟發(fā)，聯(lián)想到讓膠膜和玻璃“緊密結合”，研制出了一種新型的“夾層玻璃”。
 研究進(jìn)展：目前已成功開(kāi)發(fā)多種夾層玻璃。根據中間所夾材料不同，可分為：夾紙、夾布、夾植物、夾絲、夾絹、夾金屬絲等眾多種類(lèi)；根據夾層間的粘接方法不同，可分為：混法夾層玻璃、干法夾層玻璃、中空夾層玻璃；根據夾層的層類(lèi)不同，可分為：一般夾層玻璃和防彈玻璃。
應用領(lǐng)域：航空擋風(fēng)玻璃、汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，建筑玻璃。
記憶合金
1958年，美國海軍軍械實(shí)驗室冶金師布勒在研究鎳一鈦合金時(shí)意外發(fā)現，在不同溫度下鎳一鈦合金棒相碰撞發(fā)出清脆的聲音，而冷卻到室溫后，則發(fā)出喑啞遲鈍的聲音。他敏銳地意識到，溫度對合金的組織結構和硬度可能有很大影響。I963年， 在一次實(shí)驗中，他從庫房中領(lǐng)取了彎彎曲曲的鎳一鈦合金絲，使用起來(lái)不方便，所以實(shí)驗前把這些合金絲一根根拉直，然后做實(shí)驗。令人驚異的怪現象出現了，實(shí)驗 溫度升高到一定值時(shí)，這些原來(lái)拉直的合金絲突然無(wú)一例外地全部變成彎彎曲曲的形狀。反復實(shí)驗結果相同。他們還發(fā)現不論把鎳一鈦合金絲拉得多么直，當溫度達 到某一數值，即轉變溫度時(shí)，就會(huì )恢復原來(lái)的彎曲形狀?？茖W(xué)家把這種現象稱(chēng)為形狀記憶效應，具有這種效應的合金稱(chēng)為形狀記憶合金，簡(jiǎn)稱(chēng)“記憶合金”。
 研究進(jìn)展：科學(xué)家在鎳-鈦合金中添加其他元素，進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)了欽鎳銅、鈦鎳鐵、鈦鎳鉻等新的鎳鈦系形狀記憶合金；除此以外還有其他種類(lèi)的形狀記憶合金，如:銅鎳系合金、銅鋁系合金、銅鋅系合金、鐵系合金(Fe-Mn-Si, Fe-Pd)等。
應用領(lǐng)域：生物工程、醫藥、能源和自動(dòng)化等方面也都有廣闊的應用前景。
導電塑料
1970年的一天，日本筑波大學(xué)的白川英樹(shù)教授讓他的一位朝鮮籍研究生用乙炔制取聚乙炔。由于這位學(xué)生日語(yǔ)不太好，聽(tīng)錯了導師對實(shí)驗中應加催化劑量的要求，結果加入了應使用催化劑用量的近100倍，然而這一錯誤竟帶來(lái)了奇跡，得到了一種銀光閃閃的薄膜，有一點(diǎn)導電性，很像金屬。實(shí)際上聚乙炔應該是一種黑色的粉末。由于白川英樹(shù)教授深知個(gè)人的力量不足以解決許多邊緣問(wèn)題，公開(kāi)聲明愿與各行各業(yè)的科學(xué)家合作。1977年白川英樹(shù)在與美國賓夕法尼亞大學(xué)的物理教授麥克第阿密特研究這種塑料薄膜時(shí)又發(fā)現，若在乙炔的聚合過(guò)程中摻入碘，所得的聚乙炔呈金黃色，導電能力提高了3千萬(wàn)倍。
 研究進(jìn)展：前聯(lián)邦德國的納爾曼教授用白川英樹(shù)催化劑體系獲得聚乙炔后，立即進(jìn)行特殊的熟化和拉伸取向處理，再給聚乙炔薄膜摻雜，結果得到的材料比摻碘的電導率又提高了3個(gè)數量級。納爾曼的聚乙炔導電能力與銅相近了?，F已用導電聚合物制成發(fā)光二級管，還在傳感器、電磁屏蔽、催化等方面大顯身手。
應用領(lǐng)域：抗靜電添加劑、計算機抗電磁屏幕、智能窗、發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池、移動(dòng)電話(huà)、微型電視屏幕乃至生命科學(xué)研究等領(lǐng)域。
貯氫合金
1974年的某一天，日本松下電器產(chǎn)業(yè)中央研究所的研究人員，把鈦～錳合金和氫氣一起裝入容器后，驚奇地發(fā)現氫氣的壓力居然從1013．325kPa降到101．325kPa，所減少的氫氣是被鈦一錳合金“吃掉”了，而且“胃口”相當大，被鈦一錳合金吃進(jìn)的氫氣要比它本身大1000至3000倍。由于這種合金在一定溫度和壓力下，會(huì )像海綿吸水那樣大量吸氫，故稱(chēng)為“貯氫合金”或“氫海綿”。
研究進(jìn)展：已研制成功多種貯氫合金，如TiFe、ZrMn 、LaNi 等，它們既可儲存氫氣，也可放出氫氣。研究人員還研制用貯氫合金凈化或提純氫；設想把貯氫合金引入汽車(chē)和廚房設備作為氫燃料，既環(huán)保又高效。
應用領(lǐng)域：氫的貯存、凈化和回收、氫燃料發(fā)動(dòng)機、熱—壓傳感器和熱液激勵器、氫同位素分離和核反應堆中的應用、空調、熱泵及熱貯存、加氫及脫氫反應催化劑、氫化物—鎳電池。
不銹鋼
在第一次世界大戰時(shí)期，一位金屬專(zhuān)家受命研究槍筒在射擊過(guò)一段時(shí)間以后因發(fā)生“銹斑”而損壞的問(wèn)題。在研究中他采用幾種新型合金鋼的含鉻量很高。但是用這種 新“鉻鋼”制造的槍筒，在開(kāi)了第一槍后就成了碎片。碎片被扔進(jìn)了廢料堆，過(guò)了一兩個(gè)星期，這位專(zhuān)家注意到，在那些生銹的廢金屬片中，那根鉻鋼槍筒的碎片仍 然象原來(lái)一樣，閃閃發(fā)亮。“不銹鋼”的巨大優(yōu)點(diǎn)就是從這個(gè)偶然中發(fā)現出來(lái)的。
研究進(jìn)展：目前有一百多種工業(yè)不銹鋼，所開(kāi)發(fā)的每種不銹鋼都在其特定的應用領(lǐng)域具有良好的性能。。
應用領(lǐng)域：建筑應用、食品加工、餐飲、釀造和化工領(lǐng)域。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（bjyyxtech）
|
