高科技材料讓你擁有超能力：可隱形和變形

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，隨著《新神奇四俠》電影在全球各地上映熱播，影片中四位男女主角令人咋舌的超能力再次成為科幻愛(ài)好者熱議的話題。洛克希德-馬丁公司科學(xué)家們表現(xiàn)得興致勃勃，聚焦研究如何通過(guò)科技創(chuàng)新，在現(xiàn)實(shí)生活中復(fù)制這些超能力。顯然，在現(xiàn)實(shí)生活中，人們不會(huì)像電影劇情那樣遭遇宇宙射線輻射而發(fā)生變異，也不會(huì)在嚴(yán)酷的宇宙空間中穿越變形。洛克希德-馬丁公司認(rèn)為，普通人要具備超能力，只能借助高科技材料。科學(xué)家描繪了一幅變身神奇先生的藍(lán)圖：自修復(fù)式彈性聚合物可以令人像神奇先生一樣，任意延伸、扭曲，變幻形狀；反光材料可以令人像隱形女一樣，擁有隱身的能力；硬度是鋼100倍的碳納米管，可以讓人像石頭人一般力大無(wú)窮；耐高溫材料可以保護(hù)人在霹靂火的火焰下毫發(fā)無(wú)損。

神奇先生：伸縮技術(shù)

在材料設(shè)計(jì)上，伸縮性指的是可自修復(fù)，或可重構(gòu)的能力。在沒(méi)有人類干涉的情況下，自修復(fù)材料可通過(guò)重組化學(xué)鍵或使用病毒，實(shí)現(xiàn)損傷部位的自修復(fù)。事實(shí)上，這類材料目前已被應(yīng)用于諸如自愈合混凝土等領(lǐng)域，未來(lái)或?qū)⒈粦?yīng)用于海軍艦只上的防腐涂料中。可重構(gòu)材料則能在不同環(huán)境下可改變自身屬性。從微觀尺度上看，通過(guò)吸收或放射能量，個(gè)體分子鍵可具備可逆的變形能力。聚合材料可以實(shí)現(xiàn)宏觀形態(tài)變化，例如，放置于光或電荷下，聚合物可自動(dòng)卷縮或伸展。

洛克希德-馬丁公司材料專家安娜-保爾森說(shuō)：“在現(xiàn)實(shí)世界中，我們可以設(shè)想在飛機(jī)或汽車設(shè)計(jì)中，研發(fā)應(yīng)用可重構(gòu)元素。如今，飛機(jī)機(jī)翼的形態(tài)是固定的，但是在不同飛行階段中，如滑行、起飛、降落等，理想的機(jī)翼形狀應(yīng)該所有不同。如果在設(shè)計(jì)中利用到可重構(gòu)材料，飛機(jī)就可在飛行中優(yōu)化機(jī)翼形狀，提高航空燃油的利用率。”盡管利用高科技材料變身降落傘或蹦床的想法聽(tīng)上去有些荒誕，不過(guò)美國(guó)宇航局已受該領(lǐng)域研究的啟發(fā)，探索開(kāi)發(fā)彈性飛機(jī)機(jī)翼。

隱形女：隱形技術(shù)

要令物體消失于無(wú)形，需要科學(xué)家致力于圖案與光線的研究。隱形材料有著特殊的圖案，且具有傳導(dǎo)與隔絕元件，能管理物體周圍的電磁輻射。在隱形材料領(lǐng)域，科學(xué)家面臨著三大挑戰(zhàn)：改變這些圖案的大小、控制三維光線，以及設(shè)計(jì)適合多波長(zhǎng)的圖案。保爾森說(shuō)：“從物理學(xué)角度來(lái)看，克服這些困難是可行的。目前，我們已經(jīng)模擬出具備這些必要屬性的圖案。如今，研究人員正在研發(fā)新技術(shù)，制造三維納米級(jí)圖案，可以用來(lái)控制三維的光線。”

很顯然，成為一名隱形超級(jí)英雄很具誘惑力，未來(lái)在我們的日常生活中，隱形技術(shù)將在美學(xué)領(lǐng)域大顯身手。例如，將具備隱形特性的建筑材料應(yīng)用于電力線，或者紐約帝國(guó)大廈頂部的護(hù)欄。此外，隱形材料的應(yīng)用領(lǐng)域還有高速計(jì)算機(jī)中的光學(xué)處理器，以及高能天線中的天線材料。

石頭人：超高硬度

要令人具有超高硬度，需要著眼于分子級(jí)的科學(xué)原理研究。納米技術(shù)就是一種納米級(jí)的物質(zhì)控制技術(shù)，分子級(jí)介于1到100納米之間，或百萬(wàn)分之一毫米。利用納米技術(shù)，人們可以改變單個(gè)原子和分子，從而改變物質(zhì)的物理、化學(xué)、生物以及光學(xué)屬性。碳是納米技術(shù)應(yīng)用的最佳原材料之一，如石墨烯就是一種由碳原子構(gòu)成的二維碳材料。石墨烯的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，厚度為一個(gè)原子層。碳原子之間結(jié)合緊密，使得石墨烯擁有極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性—由石墨烯制成的材料具有難以置信的硬度，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。目前，科學(xué)家正致力于研究石墨烯材料，以期應(yīng)用于電子顯示屏和醫(yī)學(xué)設(shè)備。同時(shí)，對(duì)在石墨烯片上鉆孔的可能性研究，將令科學(xué)家能夠解決一些新問(wèn)題，如純凈飲用水和電源管理。

納米技術(shù)還帶來(lái)了碳納米管的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。碳納米管作為一維納米材料，重量輕體積小，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能—硬度是鋼的100倍，且比人的頭發(fā)纖細(xì)10000倍。洛克希德-馬丁公司研究專家米歇爾-梅恩霍德稱：“正是這些碳原子之間完美的連接結(jié)構(gòu)，才使得碳納米管硬度超強(qiáng)。”目前，碳納米管應(yīng)用可見(jiàn)于“朱諾”號(hào)飛船的建造。在不久的將來(lái)，一旦碳納米管具備了節(jié)能屬性，將可被廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)壽命鋰電池、1TB閃存、智能電話的化學(xué)傳感器、織入衣服的電子布線，以及高硬度輕質(zhì)復(fù)合材料等消費(fèi)品中。然而，大規(guī)模生產(chǎn)植入碳納米管的材料結(jié)構(gòu)目前存在很多局限性，其中最大的局限性在于大規(guī)模增加碳納米管長(zhǎng)度。

目前，碳納米管研發(fā)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，研制的所謂“微型碳納米管森林”也僅長(zhǎng)幾厘米。保爾森說(shuō)：“一旦研制成數(shù)米長(zhǎng)的碳納米管，我們就能將其應(yīng)用于超輕汽車的設(shè)計(jì)中。由于碳納米管只在單一方向上具有高硬度，在汽車設(shè)計(jì)中需多個(gè)方向?qū)⑵浣M合起來(lái)，以使汽車擁有良好的抗震性。”目前，科學(xué)家正在研究將大量碳納米管絞纏起來(lái)，生產(chǎn)出一種超硬度的輕質(zhì)面料。有了石頭人的套裝，人人都是超級(jí)大力士。

霹靂火：耐熱技術(shù)

應(yīng)用熱力學(xué)原理的高科技材料，因其分子鍵特性可以抵抗超高溫度。總體上來(lái)說(shuō)，越堅(jiān)硬有力的材料就具有越高的熔點(diǎn)。而要作為一種保護(hù)屏障，這種材料還必須具備弱導(dǎo)熱性。例如，一輛車（或者一個(gè)超人）要以超音速速度移動(dòng)，就需要使用這種超耐材料，耐得住3000華氏度（約合1648攝氏度）的高溫。

借助這種耐熱材料，我們可以改進(jìn)太空飛船設(shè)計(jì)，使其可以進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的太空，或者探索更熾熱的星體—如太陽(yáng)表面。洛克希德-馬丁公司熱力學(xué)家邁克爾-斯多克表示：“當(dāng)然，探索未知高溫太空世界，在目前來(lái)看仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些地方還存在高壓和輻射。不過(guò)，我們可以設(shè)計(jì)研發(fā)高級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)，讓飛船在躲避太空中的危險(xiǎn)區(qū)域的同時(shí)將其帶入恒星上。”

霹靂火擁有控制火的能力，能夠用火包裹住身體并發(fā)動(dòng)攻擊。對(duì)我們普通人而言，耐熱材料可能只會(huì)在安全防火領(lǐng)域中一顯身手。此外，耐高溫材料還將被應(yīng)用于超高效率發(fā)動(dòng)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)燃油消耗的減半。

（本文轉(zhuǎn)自新浪科技）