一發千鈞
2008-12-31 00:00:00趙光明
物理教學探討 2008年14期
如果有人告訴你，有一種像頭發絲那樣細的金屬絲，能夠吊起一輛小型的汽車，你相信嗎?
確實，我們目前用的銅絲、鐵絲和鋼絲，是不能勝任的。例如，在常溫下橫截面積是1mm2的銅絲，最多只能承擔50kg，同樣粗細的高強度鋼絲，最多只能承擔160kg，多了也要被拉斷。
難道這是無法逾越的極限嗎?不，決非如此。
根據X射線衍射等實驗分析結果，我們知道金屬材料都是以結晶狀態存在的，而每個晶體的內部是由整齊排列的原子所組成，它們手拉手地緊緊牽在一起，金屬強度的來源，就是金屬原子之間的這種結合力，如果這些金屬原子之間的結合力得到充分的發揮，金屬的承擔能力就可以比目前提高100——1000倍。
也許你會問，目前的金屬絲為什么沒有那么大的承擔力呢?這是因為現在煉制的金屬，晶體結構里面的原子相互之間的位置存在著錯動，這種現象稱為位錯，金屬有了位錯以后，它的抗拉能力就降低了。
如果能夠生產出沒有位錯的金屬絲，那該有多好啊!1952年，這個想法開始在實驗室中實現了，人們制造出一種只有頭發絲的1／70粗的細絲，人們把它叫做“金屬須”。用銅絲制成的斷面1mm2的“金屬須”，能吊起2800kg的質量，足足比普通銅絲的承擔力提高200倍!當然，金屬絲強度高的原因，除去它們的內部位錯很少以外，還由于它們的尺度很小和表面完整度很高的緣故。
現在，在實驗室里已能制出幾十種金屬須，人們正在所獲得成績的基礎上繼續努力，要在將來真的能把金屬的承擔能力提高1000倍，那么用它制成頭發那樣細的銅絲，就能吊起一輛400kg的微型汽車。那時，無論是機器，還是鋼的構筑物都將做得非常精巧、玲瓏了。
