8月(yue)10-12日,世界科技(ji)(ji)(ji)創(chuang)(chuang)新(xin)論壇(tan)在(zai)北京(jing)會議中(zhong)心(xin)舉辦,包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱(zhu)棣文在(zai)內的20余位諾貝爾獎(jiang)獲得者,以及曹春曉、美國(guo)國(guo)家工程院(yuan)院(yuan)士陳(chen)剛(gang)等諸(zhu)多(duo)中(zhong)外頂級學者專家應邀出席,共同打(da)造史無前例(li)的中(zhong)國(guo)最高級別智(zhi)慧盛宴,探討(tao)全球科技(ji)(ji)(ji)創(chuang)(chuang)新(xin)成果、描繪(hui)未來中(zhong)國(guo)科技(ji)(ji)(ji)創(chuang)(chuang)新(xin)藍圖。
我們需要新的材料才能滿足在航空、汽車、生物可降解方面的材料,在這些方面還沒有我們有的最優的材料,所以我們現在仍然在等待這些新材料的(de)(de)(de)(de)出現(xian),而這是(shi)(shi)一個(ge)(ge)不(bu)斷演進的(de)(de)(de)(de)過程。同(tong)時有一些(xie)材料(liao)是(shi)(shi)等待著新的(de)(de)(de)(de)應用(yong),比(bi)如CVD鉆(zhan)石,鉆(zhan)石是(shi)(shi)一個(ge)(ge)非常(chang)好的(de)(de)(de)(de)材料(liao),是(shi)(shi)最好的(de)(de)(de)(de)熱(re)傳導器(qi),比(bi)銅是(shi)(shi)4倍,也(ye)是(shi)(shi)世界(jie)上(shang)最硬(ying)的(de)(de)(de)(de)材料(liao),而且(qie)是(shi)(shi)透明(ming)的(de)(de)(de)(de)。它(ta)對(dui)很多的(de)(de)(de)(de)光譜都是(shi)(shi)透明(ming)的(de)(de)(de)(de),與此同(tong)時它(ta)是(shi)(shi)非常(chang)好的(de)(de)(de)(de)一種材料(liao)。
以下是演講全文:
今天(tian)我(wo)(wo)要講(jiang)一(yi)講(jiang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)科(ke)學(xue)(xue)和(he)(he)工程學(xue)(xue)方面(mian)的(de)(de)(de)挑戰(zhan)。如(ru)果你(ni)(ni)想(xiang)要知道(dao)我(wo)(wo)們(men)(men)現(xian)在(zai)在(zai)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)科(ke)學(xue)(xue)和(he)(he)工程學(xue)(xue)方面(mian)需(xu)要什么(me),大家科(ke)技到英特網(wang)上去看一(yi)看,一(yi)些大的(de)(de)(de)機構(gou),他(ta)(ta)們(men)(men)想(xiang)要去找什么(me)。比如(ru)說我(wo)(wo)們(men)(men)可以去美國國防部的(de)(de)(de)網(wang)站,問一(yi)下他(ta)(ta)們(men)(men)現(xian)在(zai)需(xu)要什么(me),他(ta)(ta)們(men)(men)會(hui)告訴(su)你(ni)(ni)什么(me)呢?他(ta)(ta)們(men)(men)想(xiang)開(kai)(kai)發(fa)(fa)一(yi)個結構(gou)性的(de)(de)(de)多功能(neng)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao),想(xiang)要開(kai)(kai)發(fa)(fa)能(neng)源材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)發(fa)(fa)電(dian)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao),還希(xi)望能(neng)有電(dian)子材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)光子材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao),功能(neng)的(de)(de)(de)有機的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao),來自(zi)于生(sheng)物(wu)(wu)以及生(sheng)物(wu)(wu)啟發(fa)(fa)的(de)(de)(de)這(zhe)些材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。那(nei)么(me)這(zhe)些是他(ta)(ta)們(men)(men)希(xi)望在(zai)未來幾(ji)年(nian)能(neng)開(kai)(kai)發(fa)(fa)出來的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。從今天(tian)我(wo)(wo)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)言中,我(wo)(wo)會(hui)告訴(su)大家,我(wo)(wo)們(men)(men)在(zai)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)科(ke)學(xue)(xue)方面(mian)取得了什么(me)樣的(de)(de)(de)進展。
首先我(wo)們看看現(xian)在(zai)要(yao)花(hua)多(duo)少(shao)時(shi)(shi)間(jian)(jian)傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)信(xin)息(xi)呢?以及花(hua)多(duo)少(shao)時(shi)(shi)間(jian)(jian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)人和(he)商品(pin)(pin),我(wo)剛(gang)剛(gang)從以色列(lie)來(lai),從香港轉機,花(hua)很久的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)才到了北(bei)京。但如果給我(wo)一(yi)(yi)(yi)條微信(xin)信(xin)息(xi)發(fa)(fa)到我(wo)的(de)(de)手(shou)機上,可能只(zhi)有(you)(you)(you)一(yi)(yi)(yi)秒的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)。為什(shen)么這(zhe)樣呢?60年前和(he)今天,1950年代的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou),超過60年前的(de)(de)現(xian)在(zai),我(wo)們要(yao)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)物品(pin)(pin)、商品(pin)(pin),從北(bei)京到巴黎,可能需要(yao)一(yi)(yi)(yi)天的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)通過飛(fei)機,而(er)現(xian)在(zai)還(huan)是(shi)一(yi)(yi)(yi)天,沒(mei)有(you)(you)(you)發(fa)(fa)生什(shen)么變(bian)化(hua)。但如果你(ni)的(de)(de)信(xin)息(xi)想要(yao)傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di),比如你(ni)寄給巴黎的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)封信(xin)最起(qi)碼一(yi)(yi)(yi)周的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)吧當時(shi)(shi),而(er)現(xian)在(zai)只(zhi)有(you)(you)(you)一(yi)(yi)(yi)秒鐘(zhong)的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian),為什(shen)么?為什(shen)么我(wo)們現(xian)在(zai)可以這(zhe)么快的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)信(xin)息(xi),而(er)商品(pin)(pin)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)方面幾乎(hu)一(yi)(yi)(yi)百年沒(mei)有(you)(you)(you)什(shen)么速度上的(de)(de)變(bian)化(hua),這(zhe)就和(he)物料科學有(you)(you)(you)關,以及眼界和(he)革(ge)命,或(huo)者說(shuo)(shuo)變(bian)革(ge)有(you)(you)(you)關。我(wo)們說(shuo)(shuo)結(jie)構性的(de)(de)金屬,它是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)演(yan)進,而(er)硅的(de)(de)技(ji)術是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)變(bian)革(ge)和(he)改革(ge),這(zhe)個(ge)(ge)是(shi)帶來(lai)很大的(de)(de)改變(bian)。
我(wo)講講材料(liao)方(fang)(fang)面(mian)的(de)應用,我(wo)們(men)需(xu)要新(xin)的(de)材料(liao)才(cai)能滿(man)足在(zai)(zai)航(hang)空、汽車、生(sheng)物可降解方(fang)(fang)面(mian)的(de)材料(liao),在(zai)(zai)這些方(fang)(fang)面(mian)還沒有(you)我(wo)們(men)有(you)的(de)最優的(de)材料(liao),所以我(wo)們(men)現在(zai)(zai)仍然在(zai)(zai)等待這些新(xin)材料(liao)的(de)出現,而這是一個不斷演進的(de)過程(cheng)。
同時有一些材料(liao)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等待(dai)著新(xin)的(de)(de)應用(yong),比如(ru)CVD鉆(zhan)石,鉆(zhan)石是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)一個(ge)非(fei)(fei)(fei)常(chang)好(hao)的(de)(de)材料(liao),是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)最好(hao)的(de)(de)熱(re)傳導器,比銅是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)4倍,也是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)世界(jie)上最硬的(de)(de)材料(liao),而且是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)透明(ming)的(de)(de)。它(ta)對很多的(de)(de)光(guang)譜都是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)透明(ming)的(de)(de),與(yu)此同時它(ta)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)非(fei)(fei)(fei)常(chang)好(hao)的(de)(de)一種(zhong)材料(liao)。幾年之前我們(men)(men)只有天然的(de)(de)鉆(zhan)石,如(ru)果我們(men)(men)有大量的(de)(de)鉆(zhan)石的(de)(de)話,那么這(zhe)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)一個(ge)非(fei)(fei)(fei)常(chang)了不起的(de)(de)世界(jie)。真(zhen)的(de)(de)嗎?現在我們(men)(men)有了技術(shu)可以生產任何規模任何大小的(de)(de)鉆(zhan)石,通過CVD生產鉆(zhan)石。但你(ni)對此能真(zhen)正利用(yong),應用(yong)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)非(fei)(fei)(fei)常(chang)少的(de)(de)。
還(huan)有(you)(you)準周期(qi)性材料,這(zhe)是(shi)我(wo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究,它(ta)仍然是(shi)有(you)(you)很(hen)多很(hen)有(you)(you)意思(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian),在(zai)尋找(zhao)這(zhe)些(xie)(xie)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。當(dang)然現(xian)(xian)在(zai)鉆石(shi)和這(zhe)些(xie)(xie)材料都有(you)(you)應(ying)用(yong),但還(huan)不(bu)多。我(wo)們(men)現(xian)(xian)在(zai)來看看這(zhe)一(yi)(yi)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong),比如民航,這(zhe)是(shi)1950年代時候的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個飛(fei)機(ji)(ji),差(cha)不(bu)多是(shi)70年前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個飛(fei)機(ji)(ji)了,當(dang)時是(shi)世界上最好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)型(xing),可以跨越(yue)大西洋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)飛(fei)機(ji)(ji),而現(xian)(xian)在(zai)我(wo)們(men)有(you)(you)787的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波音(yin)飛(fei)機(ji)(ji),它(ta)做的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)情和七十年前一(yi)(yi)樣但速度(du)會更快(kuai),但沒有(you)(you)更快(kuai)。當(dang)然波音(yin)可以做很(hen)多其它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能,但和當(dang)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)型(xing)沒有(you)(you)太多速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化。
其實60年以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)來,我們可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)看到飛機的(de)(de)(de)(de)引(yin)擎在得(de)到改(gai)善(shan),那么一(yi)(yi)方面更(geng)加安(an)全,比(bi)如(ru)每(mei)一(yi)(yi)百萬飛行的(de)(de)(de)(de)事(shi)故率(lv)改(gai)善(shan)了90%,所(suo)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)現(xian)在是(shi)非常(chang)非常(chang)安(an)全的(de)(de)(de)(de),比(bi)開車(che)還(huan)要安(an)全。另外相對于重(zhong)量的(de)(de)(de)(de)推(tui)動力改(gai)善(shan)了350%,現(xian)在的(de)(de)(de)(de)引(yin)擎是(shi)非常(chang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)。另外燃(ran)油(you)效率(lv)也得(de)到45%的(de)(de)(de)(de)改(gai)善(shan),引(yin)擎的(de)(de)(de)(de)噪音降(jiang)了35db,現(xian)在變的(de)(de)(de)(de)更(geng)好(hao)了,可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)看到飛機也變的(de)(de)(de)(de)更(geng)好(hao)了。飛機現(xian)在可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛的(de)(de)(de)(de)很(hen)(hen)遠很(hen)(hen)廣,可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛人飛商品,比(bi)如(ru)你(ni)在中國從任(ren)(ren)何一(yi)(yi)個城(cheng)(cheng)市可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛到任(ren)(ren)何一(yi)(yi)個城(cheng)(cheng)市,每(mei)個人都可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛,而且價格是(shi)比(bi)較合理(li)的(de)(de)(de)(de),每(mei)個人都可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)做到這一(yi)(yi)點,所(suo)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛機的(de)(de)(de)(de)通行現(xian)在是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)價格,很(hen)(hen)多人都可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)飛,很(hen)(hen)多的(de)(de)(de)(de)飛機公司(si)都在競爭獲得(de)客戶。
問題在哪里(li)?首(shou)先(xian)我們的(de)飛(fei)(fei)機速度還不夠(gou)快,特別(bie)是和以前相(xiang)比沒(mei)有快太(tai)多(duo),而(er)且(qie)門(men)對門(men)的(de)時(shi)間(jian)(jian),其(qi)實(shi)和60年前是差(cha)不多(duo)的(de),當(dang)然如果(guo)你(ni)包括比如說安檢時(shi)間(jian)(jian)的(de)話,這(zhe)個(ge)(ge)時(shi)間(jian)(jian)就會更長(chang)。比如你(ni)要(yao)在起飛(fei)(fei)前2~3小時(shi)就到機場,但在以前可(ke)(ke)能你(ni)并不需要(yao)前3個(ge)(ge)小時(shi)就到達機場,所以門(men)對門(men)的(de)時(shi)間(jian)(jian)并沒(mei)有太(tai)多(duo)的(de)改善,要(yao)解決這(zhe)個(ge)(ge)問題需要(yao)更好(hao)的(de)高溫材料,可(ke)(ke)以進(jin)入到飛(fei)(fei)機的(de)引擎當(dang)中非常(chang)熱的(de)部分,這(zhe)樣的(de)話飛(fei)(fei)機可(ke)(ke)以飛(fei)(fei)得更快。
這(zhe)種(zhong)材(cai)料演(yan)(yan)進的(de)(de)(de)(de)機會(hui)是(shi)不錯(cuo)的(de)(de)(de)(de),也許我(wo)(wo)們可(ke)以最終通過演(yan)(yan)進到達那邊,但是(shi)這(zhe)個革(ge)(ge)命(ming)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性是(shi)非常少的(de)(de)(de)(de),我(wo)(wo)們預(yu)計在這(zhe)樣一個材(cai)料科學方面不會(hui)出現革(ge)(ge)命(ming)性的(de)(de)(de)(de)變革(ge)(ge)。我(wo)(wo)們看一下對于新材(cai)料的(de)(de)(de)(de)開發、運用(yong)(yong)與現有(you)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)是(shi)非常長的(de)(de)(de)(de),而且需要(yao)花很多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)精力(li),找到正確的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)應(ying)用(yong)(yong)是(shi)第一步(bu)。找到這(zhe)個材(cai)料只是(shi)剛剛開始而已,整個流程(cheng)(cheng)可(ke)能會(hui)花很長時間,而處理一個新的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)是(shi)下一步(bu),而且這(zhe)需要(yao)很多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)努力(li),包括(kuo)智(zhi)商(shang)上(shang)和財力(li)上(shang),這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)流程(cheng)(cheng)可(ke)能會(hui)花很多(duo)(duo)年的(de)(de)(de)(de)時間。
比(bi)如說,鈦化(hua)鋁(lv)是鈦和鋁(lv)的化(hua)合物,三鋁(lv)化(hua)鈦和鋁(lv)化(hua)鈦,這可(ke)能是有(you)用的材料,我(wo)(wo)也做(zuo)了很(hen)多年前的博(bo)士研究,是七(qi)十年代的時(shi)候(hou)。我(wo)(wo)當時(shi)就研究了這些材料變形的過程(cheng),我(wo)(wo)們去(qu)了解這些材料,也知(zhi)道它們的組成。
我們從50年(nian)(nian)代的(de)(de)時(shi)候就(jiu)知道(dao)(dao)材(cai)料的(de)(de)組成了(le),我們知道(dao)(dao)鋁(lv)化鈦加上(shang)其它(ta)(ta)一(yi)些材(cai)料,我們就(jiu)可以(yi)組成一(yi)個比較好的(de)(de)材(cai)料,我們從50年(nian)(nian)代的(de)(de)時(shi)候就(jiu)知道(dao)(dao)了(le)這一(yi)點。但(dan)一(yi)個引擎公(gong)司(si)拿了(le)一(yi)個新(xin)材(cai)料來開發(fa)這種材(cai)料,大家想想發(fa)生了(le)什么(me),要把它(ta)(ta)放到飛機的(de)(de)引擎當中(zhong)。過了(le)幾年(nian)(nian)之后(hou),整整過了(le)40年(nian)(nian)的(de)(de)工藝流程(cheng)(cheng),我們找這個材(cai)料很快就(jiu)找到了(le),但(dan)是(shi)(shi)它(ta)(ta)的(de)(de)處理流程(cheng)(cheng)、工藝流程(cheng)(cheng)花了(le)40年(nian)(nian),而這家公(gong)司(si)是(shi)(shi)一(yi)家非常(chang)強的(de)(de)公(gong)司(si),非常(chang)有能力(li)的(de)(de)公(gong)司(si)。那么(me)這樣一(yi)個產品開發(fa)的(de)(de)過程(cheng)(cheng),就(jiu)是(shi)(shi)我所說的(de)(de)汽油(you)車到電(dian)車、動(dong)車。特(te)斯拉(la)已(yi)經走到前沿(yan),日本、韓國、德國也在開發(fa)這些車,但(dan)到現在為止我們還沒有一(yi)個完(wan)美的(de)(de)電(dian)池(chi),為什么(me)是(shi)(shi)電(dian)池(chi)呢?這是(shi)(shi)福特(te)的(de)(de)T型汽車。
這(zhe)個(ge)車(che)(che)能(neng)做(zuo)的(de)(de)事情現在的(de)(de)車(che)(che)還(huan)做(zuo)不(bu)了呢(ni)?因為當時(shi)路(lu)不(bu)好(hao),所以福特車(che)(che)在車(che)(che)況非(fei)常(chang)(chang)不(bu)好(hao)的(de)(de)時(shi)候設計的(de)(de),這(zhe)個(ge)車(che)(che)底(di)盤(pan)非(fei)常(chang)(chang)高(gao),路(lu)況很不(bu)好(hao)的(de)(de)時(shi)候可(ke)以開(kai)。但現在的(de)(de)車(che)(che),路(lu)況很好(hao),所以我們看特斯拉的(de)(de)車(che)(che)底(di)盤(pan)是(shi)非(fei)常(chang)(chang)低的(de)(de),這(zhe)些車(che)(che)在以前(qian)的(de)(de)路(lu)上(shang)是(shi)開(kai)不(bu)了的(de)(de),只(zhi)有T型車(che)(che)才能(neng)開(kai)。電池這(zhe)一塊,我就跳過了,直接講一講生物可(ke)降解的(de)(de)假體植(zhi)入(ru)物。
我們(men)都知道有(you)一些人有(you)心(xin)臟的(de)(de)問(wen)題(ti),他其實有(you)很好(hao)的(de)(de)解(jie)決方案,不(bu)(bu)需要做開(kai)胸(xiong)手術,才能(neng)解(jie)決血(xue)管栓塞(sai)的(de)(de)問(wen)題(ti),可(ke)以(yi)(yi)放(fang)一個(ge)(ge)假(jia)體(ti)進去,飛機短的(de)(de)時(shi)間病人就能(neng)醒過來,沒有(you)什么傷害。把這(zhe)個(ge)(ge)假(jia)體(ti)放(fang)進去,撐開(kai),血(xue)管栓塞(sai)就解(jie)決了。但(dan)血(xue)管會(hui)收縮、擴張,每一次(ci)心(xin)動(dong)的(de)(de)時(shi)候都會(hui)這(zhe)樣,但(dan)支架(jia)不(bu)(bu)會(hui)這(zhe)樣做,所(suo)以(yi)(yi)它(ta)可(ke)能(neng)會(hui)有(you)一個(ge)(ge)慢(man)性的(de)(de)問(wen)題(ti),如果你有(you)一個(ge)(ge)生物可(ke)降解(jie)的(de)(de)假(jia)體(ti)就可(ke)以(yi)(yi)解(jie)決這(zhe)個(ge)(ge)問(wen)題(ti)。比如血(xue)管栓塞(sai)解(jie)決之后,這(zhe)個(ge)(ge)支架(jia)就會(hui)消失(shi),會(hui)降解(jie),不(bu)(bu)再會(hui)有(you)任何(he)的(de)(de)參與,所(suo)以(yi)(yi)不(bu)(bu)會(hui)有(you)慢(man)性病留下(xia)來。很多情況下(xia)這(zhe)種假(jia)體(ti)最好(hao)是生物可(ke)講解(jie)的(de)(de)。
現(xian)(xian)在(zai)使用(yong)最好的(de)(de)(de)材料就是不(bu)(bu)(bu)銹鋼,但這(zhe)種材料現(xian)(xian)在(zai)卻(que)不(bu)(bu)(bu)是生(sheng)物可降解的(de)(de)(de),如(ru)果使用(yong)生(sheng)物可降解材料的(de)(de)(de)話,要(yao)么(me)(me)是使用(yong)鎂(mei)鋁(lv),為(wei)什么(me)(me)鎂(mei)鋁(lv)不(bu)(bu)(bu)好用(yong)呢(ni)?因為(wei)溶解的(de)(de)(de)速(su)度不(bu)(bu)(bu)夠,聚合物不(bu)(bu)(bu)好用(yong)是因為(wei)強度不(bu)(bu)(bu)夠,所以現(xian)(xian)在(zai)沒(mei)有什么(me)(me)好的(de)(de)(de)解決方案,在(zai)支架上仍然尋找(zhao)更好的(de)(de)(de)材質,讓它實現(xian)(xian)生(sheng)物講解性。
材料方面有什么趨勢(shi)呢?前面我談(tan)到鉆石(shi),也(ye)談(tan)到CVD鉆石(shi),今天(tian)因為時(shi)間有限沒有辦法給大家(jia)(jia)(jia)介(jie)紹(shao)俄羅(luo)斯的科學家(jia)(jia)(jia)大衛的研究成果(guo),他可(ke)以說在(zai)科學家(jia)(jia)(jia)引(yin)起了一場風暴,他在(zai)50年(nian)代發明了,有一天(tian)說可(ke)以從(cong)氣態狀態中生成鉆石(shi),其(qi)實說的沒錯(cuo),現(xian)在(zai)可(ke)以通過CVD可(ke)以來(lai)生產(chan)鉆石(shi),任(ren)何的量都(dou)可(ke)以生產(chan)出來(lai)。
下(xia)面(mian)(mian)我(wo)(wo)們來談(tan)一(yi)談(tan)準周期材料(liao),準周期材料(liao)有著特殊的(de)(de)特性,比如在導電(dian)性、絕(jue)緣(yuan)絕(jue)熱方面(mian)(mian),低溫下(xia)面(mian)(mian),它的(de)(de)導電(dian)性會降(jiang)低,它有很多我(wo)(wo)們現在具體的(de)(de)材料(liao)中的(de)(de)應用,下(xia)面(mian)(mian)我(wo)(wo)想給大(da)家(jia)講一(yi)個(ge)我(wo)(wo)想要給大(da)家(jia)聊(liao)一(yi)聊(liao)的(de)(de)話題。
青銅時代(dai),大概公元前(qian)1200年,人(ren)類就發現了(le)鐵,開(kai)始使用(yong)鐵。但(dan)是(shi)(shi)鐵和當時的(de)這(zhe)種青銅相比,強度(du)不夠,所(suo)以(yi)幾(ji)千年以(yi)來即使鐵發明出(chu)來了(le),人(ren)們(men)也更愿意(yi)使用(yong)青銅。直(zhi)到(dao)公元前(qian)8世紀發現在(zai)(zai)鐵里面加入少量(liang)碳,就會(hui)形成(cheng)鋼(gang),鋼(gang)這(zhe)種材料(liao)是(shi)(shi)非(fei)(fei)常非(fei)(fei)常好的(de)。直(zhi)到(dao)今天我們(men)在(zai)(zai)建筑(zhu)領(ling)域大量(liang)使用(yong)鋼(gang)材,過去很多(duo)(duo)汽車也是(shi)(shi)使用(yong)這(zhe)種鋼(gang)材的(de),現在(zai)(zai)很多(duo)(duo)都是(shi)(shi)使用(yong)塑料(liao)材質了(le),但(dan)在(zai)(zai)建筑(zhu)行業在(zai)(zai)工廠里面,使用(yong)很多(duo)(duo)的(de)材質就是(shi)(shi)鋼(gang)。可(ke)以(yi)說鋼(gang)是(shi)(shi)現在(zai)(zai)使用(yong)的(de)非(fei)(fei)常重要(yao)的(de)一(yi)(yi)種金屬,還有是(shi)(shi)合(he)金。一(yi)(yi)開(kai)始鋁發明出(chu)來的(de)成(cheng)本比制(zhi)作黃金還要(yao)高,但(dan)后來找到(dao)一(yi)(yi)種辦法(fa)可(ke)以(yi)從礦石中制(zhi)作合(he)金,成(cheng)本大降低,所(suo)以(yi)鋁大幅度(du)應(ying)用(yong)。
后來(lai)(lai)NASA想要發(fa)射一個(ge)(ge)(ge)航(hang)(hang)天(tian)(tian)器(qi)(qi)向太(tai)陽進軍,因為太(tai)陽溫(wen)度(du)(du)非(fei)常(chang)非(fei)常(chang)高(gao),靠太(tai)陽越近(jin)溫(wen)度(du)(du)越高(gao),如(ru)果今天(tian)(tian)走到室外(wai)(wai)的話發(fa)現溫(wen)度(du)(du)很熱(re),如(ru)果離太(tai)陽越近(jin)的話這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)溫(wen)度(du)(du)會越來(lai)(lai)越高(gao)。NASA這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)航(hang)(hang)天(tian)(tian)器(qi)(qi)究(jiu)竟能離太(tai)陽多近(jin)呢?最高(gao)的溫(wen)度(du)(du)是1370度(du)(du),這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)問題已經非(fei)常(chang)高(gao)了。但(dan)如(ru)果這(zhe)(zhe)(zhe)樣的溫(wen)度(du)(du)下如(ru)何保證航(hang)(hang)天(tian)(tian)器(qi)(qi)受到保護不受影(ying)響呢?這(zhe)(zhe)(zhe)里面需要使用(yong)碳這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)合(he)成(cheng)物,外(wai)(wai)面有石墨烯的板,這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)是目前(qian)使用(yong)最好的材料,可以絕熱(re),可以保持內部(bu)溫(wen)度(du)(du)30度(du)(du)左右,保證航(hang)(hang)天(tian)(tian)器(qi)(qi)內部(bu)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo),而外(wai)(wai)面涂成(cheng)白色來(lai)(lai)反射輻射而不要吸收輻射。
航天業(ye)的(de)革(ge)命是(shi)(shi)由萊特(te)兄(xiong)弟發起的(de),1903年萊特(te)兄(xiong)弟試(shi)飛第一架飛機(ji),當時的(de)引擎就是(shi)(shi)使用鋁(lv),生產鋁(lv)的(de)這(zhe)(zhe)家公(gong)司(si)直到今(jin)天仍然非常成(cheng)功(gong)。里(li)面加入(ru)80%的(de)銅,但他們當時不知(zhi)道(dao)為什么(me)這(zhe)(zhe)么(me)好,當然我們現在知(zhi)道(dao)了。當時知(zhi)道(dao)這(zhe)(zhe)種鋁(lv)銅的(de)合金(jin)特(te)別適合做飛機(ji)的(de)引擎,現在很多汽(qi)車(che)的(de)引擎也(ye)是(shi)(shi)使用這(zhe)(zhe)種合金(jin)。
現在可以使用金(jin)屬的3D打(da)印了(le),我(wo)們叫金(jin)屬的增(zeng)材制造,但是(shi)增(zeng)材制造現在所生產的這(zhe)個產品還(huan)(huan)不夠好,速度還(huan)(huan)不夠快,成本還(huan)(huan)不夠低。但是(shi)我(wo)們已經看到(dao)了(le)這(zhe)樣一(yi)個趨勢,我(wo)們現在正在經歷這(zhe)種漸漸的變革,我(wo)們已經看到(dao)了(le)這(zhe)個隧道(dao)盡頭的曙光。
另(ling)外一(yi)種加工工藝(yi)是叫擠(ji)出工藝(yi),通過這種擠(ji)出工藝(yi)你(ni)可以生產出更(geng)加精細的這種金屬材料,讓它獲得(de)更(geng)加優異的性能。
最(zui)后,在今(jin)天的技(ji)術(shu)中,最(zui)大(da)的一個限(xian)制就是(shi)材料技(ji)術(shu)方面的的缺乏,我們祈禱(dao)著在材料學中也能起到所謂的革命(ming),而不是(shi)漸(jian)進(jin)式的緩慢發展(zhan)。謝(xie)謝(xie)大(da)家。


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