《迷人的材料》精讀29

№28 后記

如本書一開(kāi)頭的時(shí)候所說(shuō)采蚀,我們雖然極大地受惠于這些材料咪惠,卻視之為自然;它的重要性與音樂(lè)疏尿、電影瘟芝、游戲相當(dāng),但我們卻對(duì)此了解甚少褥琐。因此锌俱,作者在介紹了這么多種材料后,在本書的結(jié)尾時(shí)對(duì)他所理解的材料進(jìn)行了總結(jié)敌呈,他不僅僅是從物質(zhì)層面進(jìn)行分析贸宏,更表達(dá)了一種深刻的材料藝術(shù)、科學(xué)與哲學(xué)驱富。


作者提出了一個(gè)相當(dāng)具有哲學(xué)深度的材料概念:就算某種材料看起來(lái)只有一種顏色锚赤,摸起來(lái)只有一種感覺(jué),就算它外表只有一種模樣褐鸥,那也是幻覺(jué)线脚。任何材料其實(shí)都是由許多不同的實(shí)體組成的,而這些實(shí)體會(huì)在不同尺度上展現(xiàn)。


所以浑侥,我們所見(jiàn)的世界究竟應(yīng)該是什么樣的世界姊舵?


(一)萬(wàn)物都由原子構(gòu)成

任何材料的結(jié)構(gòu)并不是單一的,而是一層套著一層寓落。原子是最基礎(chǔ)的材料結(jié)構(gòu)之一括丁,但同時(shí)還有更大的結(jié)構(gòu)也同樣重要,如本書所提到過(guò)的位錯(cuò)伶选、晶體史飞、纖維、支架仰税、凝膠等等构资。這些結(jié)構(gòu)共同塑造了材料的形狀等性質(zhì)。因此要解釋一種材料的性質(zhì)陨簇,不光要從分子的化學(xué)性質(zhì)去考慮吐绵,還要考慮到材料的結(jié)構(gòu)。


萬(wàn)物都由原子構(gòu)成河绽,因此己单,金屬和塑料會(huì)有共同點(diǎn),塑料和巧克力也會(huì)有共同點(diǎn)耙饰。地球上自然存在的原子有94中纹笼,其中8種構(gòu)成了98.8%的物質(zhì),分別是鐵榔幸、氧允乐、硅、鎂削咆、硫牍疏、鎳、鈣拨齐、鋁鳞陨,其他的都是微量元素,甚至連碳也是微量元素瞻惋。


另一方面厦滤,材料的性質(zhì)并不單單取決于其組成原子的性質(zhì)。例如我們說(shuō)過(guò)的鉆石和石墨歼狼,二者都有同一種元素組成掏导,但原子排列方式不同卻造成了巨大的差異。因此羽峰,光知道材料的化學(xué)成分并不能使你了解材料的性質(zhì)趟咆。正如人體基本由碳?xì)溲醯M成添瓷,但卻能形成頭發(fā)、骨骼值纱、皮膚等多種極為不同的材料鳞贷。


換句話說(shuō),材料是由原子組合而成的虐唠。什么樣的原子固然重要搀愧,怎么組合也同樣重要。請(qǐng)參看下圖:

圖片發(fā)自簡(jiǎn)書App



(二)結(jié)構(gòu)尺度影響大

調(diào)整材料的納米結(jié)構(gòu)疆偿,就能改變材料的性質(zhì)咱筛。例如,鐵匠打鐵其實(shí)就是在改變鐵內(nèi)結(jié)晶的形狀∥檀啵現(xiàn)在納米科技蔚為風(fēng)潮眷蚓,我們借助工具能夠在納米尺度下進(jìn)行觀察鼻种、操控反番、創(chuàng)造。我們前面提到的生物細(xì)胞叉钥、鐵結(jié)晶罢缸、紙的纖維素纖維,混凝土原纖維投队,這些都是屬于微觀尺度的枫疆。


“介觀尺度”是肉眼可見(jiàn)的臨界點(diǎn),包含了原子結(jié)構(gòu)敷鸦、納米結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)息楔。而“袖珍尺度”則指肉眼剛好可以看見(jiàn)的尺度,包括了原子結(jié)構(gòu)扒披、納米結(jié)構(gòu)值依、微觀結(jié)構(gòu)和介觀結(jié)構(gòu),例如頭發(fā)碟案、縫針等等愿险。袖珍尺度使人們能感受到物質(zhì)獨(dú)特的質(zhì)感、形狀价说。最后是人的尺度辆亏,包括我們拿在手上的、放進(jìn)嘴里的等東西鳖目。正是這些不同尺度扮叨,讓我們明白,為什么所有金屬外表都類似领迈,性質(zhì)卻南轅北轍彻磁;為什么有些塑膠很柔軟甸鸟,有些卻那么堅(jiān)硬。


(三)材料的意義

材料的意義和材料的用途密不可分兵迅。例如抢韭,金屬堅(jiān)硬,適合制造機(jī)械恍箭,因此帶上了可靠刻恭、強(qiáng)韌的形象特征。我們坐火車扯夭、刮胡子都得依靠金屬鳍贾。有的人喜歡金屬,有的人卻討厭它交洗,有時(shí)候我們并不清楚為什么骑科。有時(shí)候我們會(huì)通過(guò)選擇材料來(lái)體現(xiàn)我們自己的價(jià)值觀,例如家居裝修构拳。我們?cè)谒茉觳牧吓厮牧弦苍谒茉熘覀儭?/p>


思考與討論:


讀完本書,你對(duì)我們生活其中的外部世界是否有了更加深入的了解了呢置森?本書提到的哪一點(diǎn)知識(shí)對(duì)改變你的認(rèn)識(shí)影響最大呢斗埂?為什么?你會(huì)像作者一樣凫海,開(kāi)啟材料研究之旅嗎呛凶?

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