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1、畅想未来材料“能源、材料、信息是人类社会发展的三大支柱”，相信每一位学材料相关专业的人 都听过这句话，从这里，也可以看得出材料领域的重要性。而人类文明的发展进程，可以单 独以材料来命名，比如：旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，足以说明材 料在人类社会发展过程中的决定性作用。如果要以一种材料来命名当今的社会，“硅”可以 作为候选提名的材料之一，因为世界不再以一种材料主导，而是由多种不同的材料组合而成。 材料学科也成了学术界的新贵，物理、化学、生物、环境等学科领域也在跨领域研究新型材 料，因此，在材料领域内新的研究成果呈指数式增长。尽管如此，材料学科还是一块待探索 的处女地，有太多的
2、奥秘等待着有志之士去发现。因此，我们还有很多想象空间，去畅想未 来的材料世界会是怎么样的。也许有的想象只是一个人的一厢情愿，但也可能是去打开新世 界之门的金钥匙。畅想之新型电池通讯技术的发展，给移动互联网带来了契机并成为了当今互联网的主力军，智能手机、 笔记本电脑、平板电脑、数码相机等产品已经成为了我们日常工作、学习、生活必不可少的 的一部分。其中，智能手机的使用频率最高，使用时间也最长。这对手机电池的续航时间有 了新的要求，不然就会出现到到了下午手机已经没电、重要的电话和信息接收不到的情况。 除此之外，我们还希望自己的手机屏幕大、质量轻。手机屏幕越大，耗电量就越多，而为了 保证使用时间，用更
3、大的电池，导致手机越做越笨重。为什么会这样呢？这就应该从电池说 起。现在我们所使用的移动设备，小到智能手表大到特斯拉电动汽车，都使用锂离子电池作 为电源。锂离子电子，在1991年由索尼公司商业化生产并逐渐成为了电池界的主力军。锂 离子电池是个优秀的产品，它工作电压高、能量密度高、对环境友好、无记忆效应。但到了 现在，人们对移动设备电池的要求越来越高了，而目前所使用锂离子电池却没法达到需求。 可以毫不夸张的说，如果有哪家公司在电池方面取得革命性突破，整个移动设备就会是他们 的。这里对电池的畅想，最为主要的就是如何提高电池的能量密度并能够重复的使用。目前， 能量密度比锂离子电池高的不是没有，但都只
4、停留在实验室阶段，还没有进入商业化应用。 连续使用自己的智能手机10个小时，然后发现还有60%的电量，这是目前的锂离子电池无 法做到的。因此，我们需要这样一个电池：它的体积小，质量轻，能量密度高足以保证长时 间的工作，可以重复使用，寿命长。如果能够实现，那些只能在设计师画笔下呈现的超薄超 轻智能手机很快就会出现，再也不需要每到一处旧忙着去找插座充电了。想使用如艺术品般 精美的手机吗？等新型电池出现后，这会实现的，我们可以乐观的认为，新型电池将会在不 远的将来得以实现，进入我们的日常生活。畅想之新型农用塑料薄膜把塑料薄膜单独的放在一边讨论，纯粹是出于我个人的经历。我生长在干旱的农村地区， 因缺水
5、的缘由，在农业生产中大规模使用塑料薄膜。而传统的塑料薄膜，降解很难，常年的 积累，已经在那里形成了白色污染。目睹了这个过程之后，我对新型塑料薄膜产生了浓厚了 兴趣。新型塑料薄膜的关键在于两点，第一点是能够在短时间内降解，第二点是降解之后的 生产物不能对土壤产生污染。塑料薄膜是有机高聚物，在自然状态下，降解需要很长的时间， 而且通过积累，形成固体垃圾污染物。新型塑料薄膜，需要使降解后的产物能够有效的利用 起来。用含氮含磷的高聚物做薄膜，降解之后的产物可以作为氮肥磷肥使用。但由于农业生 产过程中使用的塑料薄膜的量多，因此，降解后能够被农作物吸收的氮、磷含量不能太多， 否则，会造成土壤结板，在消除白
6、色污染之后产生二次污染，这是不应该出现的。至此，新 型农用塑料薄膜的轮廓渐渐的出现在了我们面前：它降解时间段（一年左右为宜，凭个人经 验得出），降解后的产物中含有少量能被农作物吸收的化学元素。之前在报道中听到过这种 薄膜已问世，但还没有普及。可以肯定的是，这中新型农用塑料薄膜对干旱地区的意义重大， 不仅能为经济的发展做出贡献，还能在保护农村生态环境方面起到非常积极的作用。相信离 这种薄膜普及的日子不远了。畅想之智能建筑材料之所以畅想智能建筑材料，一方面是因为日益加剧的环境污染问题，另一方面是因为可 能面临的能源危机。人类社会的发展是以环境为代价的，如果想要生活在没有污染的环境中， 只能过原始人
7、的生活，而要想享受现代社会进步带来的成果，则必须接受环境受到污染这个 现实。既然环境污染是没法避免的，我们应该想办法把污染的不良影响降低到最低程度，智 能建筑材料能在这种大背景下起到自己的作用。智能建筑材料能对外部的刺激做出反应，如 温度、压力变化、辐射等等，因此也被称为应激材料。这意味着它们可以通过改变自身的形 式、颜色等对周围环境的变化做出响应。可以这样说：用智能材料建造的建筑能够和作为使 用者的我们互动。传统的材料是静态的，而智能材料是动态的，它们会应对外部的影响。根 据经验，可以把智能建筑材料分为两大类，第一类是特性改变材料，第二种是能量转变材料。 特性改变材料是指能够通过改变自身性状
8、以响应外界变化的材料。比如在阳光下根据光强的 不同而自身折射率发生改变的玻璃就属于第一类智能材料。还有一种相变材料，可以根据温 度和压力的不同而变为固体和液体且此过程可逆，利用这一性质，可以达到调节室温的目 的，这种材料也属于第一类智能材料。能量转变材料是指将一种能量从一种形式改变为另一 种形式的的智能材料。第二类智能材料，能把光能、风能和人类活动产生的动能收集起来， 以满足用电等耗能需求。上面所说的智能材料，主要从能源的角度去看。那怎么应对日益严 重的霾雾等污染呢？这时，我们需要把目光投向纳米材料。纳米技术是如今最热门的研究领 域之一，所取得的成果也能够用于建筑材料之中。用纳米材料在建筑用玻
9、璃上涂一层防止紫 外线的功能膜，可以有效的避免强紫外线带来的危害，这可以归类为“纳米功能表面”。还 有光触媒材料，这是新兴起的纳米材料，可为办公场所精华空气。如果用在城市中建筑的外 墙上，能够雾霾污染降低到最低程度。除此之外，还有非常热门的纳米材料碳纳米管， 把碳纳米管作为添加剂，可以加强复合材料的强度，可以制造处强度比钢铁强几百倍的新型 纳米建筑材料。从目前来看，虽然智能材料所描述的是非常美的蓝图，但实际上投入使用的 却很少，这也从侧面上说明了智能建筑材料领域有非常大的发展空间。可以预见，建筑材料 智能化将会是大势所趋。智能建筑材料，也将把我们的生活变得更美好。材料科学是一个非常浩瀚的领域，目前我们只是在它的边缘徘徊着，而更多的奥秘等着 我们去探索。相信材料能使明天变得更好。
