标志着现代科学技术的诞生

在科幻小说和影视作品中，我们可以看到很多不可思议的发明，比如《星际迷航:航海家号》中描述的一种更轻更坚固的材料，它是有机玻璃的替代品——透明铝。这种素材很给力，很科幻。但是，这几类东西不仅存在于科幻世界，现实世界中也出现了很多不可思议的素材。从隐形斗篷到海绵金属。今天，边肖整理了六种代表科技进步、充满未来主义的现代材料。

1.气凝胶

气凝胶是世界上最轻的固体材料之一。凝胶大部分是液体，但它们像固体一样，因为有一堆分子将它们连接在一起，并将液体保持在适当的位置。气凝胶是一种凝胶，其中所有液体都被气体取代。想象一下，如果你拿着你最喜欢的明胶甜点，吸干所有的水，然后把它碾成粉末，它仍然保持着它的圆顶形状。

科学家们基本上是这样制造气凝胶的:首先，他们从硅或碳化合物等物质中制造凝胶。然后，它们用极高的温度和压力模糊它们之间的界限，液相和气相，形成超临界流体。那么固体分子结构中就可以飘出一点液体和气体，被空气体取代，从而产生一种多孔质轻的材料。气凝胶很适合隔热，传热不好。所以主要用于宇航服和飞船内衬。此外，它们看起来几乎是透明的，这意味着我们也可以用它来隔离窗口，但前提是未来它的成本可以降低。

2.隐形材料

如果你喜欢看《哆啦a梦》和《哈利·波特》，你可能会想象自己可以拥有一件隐身衣。现实中，我们还没有大规模的隐形斗篷技术，但科学家们正在努力。这产生了许多不同的想法和理论。

2015年，科学家设计了一种非常薄的材料，只有80纳米薄，可以隐藏同样微小的物体。为了让我们看到一个物体，光必须被它反射。光可以显示物体的形状和特征。但是这种隐形斗篷使用一个微小的砖状天线来抵消自然光。所以当这种斗篷包裹在一个物体上时，任何从它身上反射的光看起来都像是来自一面完全平的镜子，从而产生类似于隐形的效果。理论上，你甚至可以调整金色天线，使反射光看起来像任何物体或背景。

然而，这项技术目前只存在于微观层面，因此科学家需要想办法扩大其作用范围。

3.超疏水涂层

科学家们正在试图寻找模仿自然界中发现的防水表面的方法，如荷叶或一些蝴蝶的翅膀。已经证明，微粗糙表面往往更疏水，因为它们可以捕获空气穴，使水滴在材料表面的渗透最小化。因此，科学家可以制作含有氧化铝纳米颗粒和其他物质的涂层，它们的表面更粗糙，更防水。另一个想法是制作一个由微小的脊或聚合物椎体覆盖的表面，尺寸只有几十纳米，比人的头发宽度小几千倍。这些材料非常防水，水滴实际上似乎会从它们身上反弹，甚至分裂成许多更小的碎片。将这些东西放在电子和医疗设备上，可以保护它们免受水的损害。这些材料可能有一天也会被用来防止汽车结冰或防止海藻在船上生长。

4.聚合金刚石纳米棒

我们可以利用我们对碳的了解来制造比钻石更坚硬的材料。聚合物金刚石纳米棒是我们今天所知道的密度最高、可压缩性最低的材料。它也被称为超级钻石，比普通钻石更坚硬。这种材料由许多微小的连锁钻石晶体组成，而不是单一的结构。它们可以在实验室里通过对石墨施加极高的热量和压力来制造。钻石通常用于研磨和抛光等工业工作，但聚合物钻石纳米棒可能比普通钻石更实用，因为它们甚至更能抵抗温度和压力的变化，随着时间的推移，这些变化会磨损钻石。

5.无定形金属

非晶态金属，也叫金属玻璃，是一种与传统玻璃完全不同的材料。大多数金属都有晶体结构，原子以特定的重复模式排列，这使它们变得坚硬。但是玻璃的原子排列是随机的，这使得它显得更脆。因此，当金属原子处于这种随机排列状态时，就会形成金属玻璃。例如，熔化的金属冷却得非常非常快，在其颗粒能够自我排列之前就变成了冰晶。这种材料的强度甚至超过了结晶金属，高强度和低刚性的结合使其具有弹性，可以比其他形式的金属更好地储存和释放弹性能量。这意味着它不会太容易变形。现在，金属玻璃主要用作涂层，使物体更耐腐蚀。

6.海绵金属

金属海绵是由金属和大量充满气体的孔洞组成的，这使它变得超轻，而且它还保留了金属的许多原始特性，如坚固性、耐火性和导电性。泡沫可以通过几种不同的方式制成，比如向液态金属中注入气体，或者通过沉淀将已经溶解在金属中的气体溶解，有些是开孔的，即里面的孔隙都是相互连通的。但在闭孔泡沫金属中，所有的小气泡都分离了，这意味着它们可以漂浮在水中，这有助于建造更强更轻的船只和航天器，可以使它们降落在水上。一般来说，金属泡沫可用于高科技避震器和减震器。内部的气体使它们具有极强的可压缩性，因此它们可以吸收大量机械能，同时仍保留金属的一些强度和耐用性。这意味着他们也有巨大的潜力来制造不同的汽车零部件。