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遇到陽光就消失這種新材料比雪更神奇

2019-10-12 11:10:43來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：新材料閱讀量：6572

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】前幾天，英國每日郵報(bào)報(bào)道了美國的一項(xiàng)黑科技——可以瞬間分解的新材料。這種材料是美國國防部出于軍事需求，與美國化學(xué)學(xué)會聯(lián)合研發(fā)的。其特殊之處在于當(dāng)溫度超過一定限度，組成材料的聚合物的化學(xué)鍵就會快速斷裂，從而使材料瞬間分解。而啟動分解過程的開關(guān)是一種特別的光敏催化劑。這意味著當(dāng)陽光照射到這種新材料上時(shí)，它就會像雪融化一樣消失得無影無蹤，甚至比雪還要徹底。

　　美國國防部計(jì)劃將其運(yùn)用于軍事裝備的秘密運(yùn)送以及其它隱秘的軍事行動。夜晚攜帶這種材料制作的工具進(jìn)行軍事活動，當(dāng)白天太陽升后工具就會自動消失，省卻了后續(xù)的處理過程，可以大大降低被敵人發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。盡管這種材料是為了軍事目的開發(fā)的，但后卻可能在民用領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。就像墨鏡初是為了保護(hù)飛行員的眼睛不受強(qiáng)烈陽光傷害，而現(xiàn)在已經(jīng)成為日常用品一樣，許多常見的民用科技都是由軍事技術(shù)轉(zhuǎn)化而來。雖然新材料將在生活中得到怎樣的應(yīng)用還未可知，但我們依然可以期待它會帶來什么驚喜。

　　現(xiàn)階段，新材料已經(jīng)成為各國科技發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。新材料的出現(xiàn)將帶動相關(guān)的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)巨大的革新，例如去年中科院物理研究所和日本東大科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型拓?fù)涑瑢?dǎo)體材料，有希望將量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展帶入新階段；英國布里斯托爾大學(xué)和劍橋大學(xué)開發(fā)出的晶體半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)將促進(jìn)光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　然而新材料的開發(fā)是一項(xiàng)長期并且投資巨大的工程。以合金研發(fā)為例，首先需要了解金屬的相圖、熱力學(xué)數(shù)據(jù)等相關(guān)信息。接著根據(jù)這些信息設(shè)計(jì)合金方案：熔煉所需金屬的種類、各種金屬的比例、熔煉時(shí)的溫度氣氛等環(huán)境條件等。然后在實(shí)驗(yàn)室中制作樣品，再進(jìn)行性能測試。然而樣品的參數(shù)不一定符合預(yù)期，這是就需要重新設(shè)計(jì)熔煉方案，調(diào)整成分和制造方式，再進(jìn)行測試。這一過程可能需要反復(fù)多次。而樣品成功到進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用階段之后還需要大量長期的測試。

　　在新材料的研發(fā)過程中，儀器是必不可少的一環(huán)。在材料結(jié)構(gòu)的分析方面，X射線衍射儀、高分辨透射電子顯微鏡都可以起到重要作用。而材料表面的細(xì)微形貌分析則要依靠場發(fā)射掃描電子顯微鏡、電子探針顯微分析儀等儀器設(shè)備。新材料的測試過程是涉及儀器種類多的一個(gè)環(huán)節(jié)，試驗(yàn)機(jī)、各類環(huán)境試驗(yàn)箱、硬度計(jì)、表面粗糙測試儀等測試儀器都將得到應(yīng)用。

　　而在如今的“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，數(shù)據(jù)與人工智能也開始參與到新材料的研發(fā)過程中。美國在這一方面走在世界前列。早在2011年，美國科學(xué)技術(shù)委員會就著手于“材料基因組計(jì)劃”，建立數(shù)據(jù)龐大的材料基因庫，并開發(fā)出大量建模仿真工具。通過數(shù)據(jù)模擬，研究人員可以減少開發(fā)過程中的試錯(cuò)過程，縮短開發(fā)時(shí)間。2013年，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出可以自主進(jìn)行材料試驗(yàn)的機(jī)器，通過人工智能算法極大地提高了新材料研發(fā)效率。我國也在這一領(lǐng)域開始了自己的探索。

　　美國可以瞬間分解的新材料只是新材料研發(fā)領(lǐng)域中小小的漣漪，信息材料、新能源材料與環(huán)保材料才是關(guān)系人類發(fā)展的關(guān)鍵項(xiàng)目。隨著人工智能與大數(shù)據(jù)在新材料開發(fā)中的進(jìn)一步應(yīng)用，也許不久之后我們就能見證新材料給人類社會帶來的顛覆性改變。

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