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第19章 分科技乐园(1)
瓶子、水杯、鱼缸、灯饰、天窗等等，玻璃无处不在，在我们日常生活中非常重要。那么，它是用什么制造出来的呢？
制造玻璃的原料主要是硅石矿。沙子就是硅石的主要来源。用白色沙子制成的玻璃叫做石英玻璃，这种玻璃不仅耐热，透明度也相当高。由于沙子中含有一些杂质，其中主要是铁，因此玻璃会带有青绿色。要消除这种颜色，在烧制时只需往玻璃里加一些二氧化锰就可以了。在制造过程中，把沙子配合其他化学原料如石灰石等一并送到高温的熔炉内，在1300℃的高温下烧制成滚烫的液体，再放到一个特制的模具中，当冷却下来吹制定型后，就成了模具的样子。现在知道了吧，盘子、灯泡这些玻璃产品就是这样制出来的。
钢化玻璃碎裂后为什么不会伤人
拿着玻璃杯去倒水，不小心把它摔到了地上，只听得“哐当”一声，玻璃杯竟然弹跳起来，完好无恙。原来，这不是普通的玻璃杯，而是钢化玻璃杯。
什么是钢化玻璃呢？这种玻璃是将普通玻璃切成方块，把边缘打磨平整，然后送进电炉中加热到快要软化时，立刻送去吹风，让它突然冷却而成的。热的东西，突然把它冷却下来，叫做淬火。所以，人们把钢化玻璃又称为淬火玻璃。由于受冷收缩非常均匀，因此钢化玻璃质量很高，比普通玻璃结实得多，不易破裂。钢化玻璃也不是不碎的玻璃，只是它破碎后形成的是许多圆溜溜的小珠子，由于这些珠子没有像普通玻璃破碎后那样锋利的尖角，所以不会伤人。
金属玻璃有哪些神通
金属玻璃是用金属制成的玻璃吗？当然不是。实际上，它是一种特殊的合金材料，与常见的玻璃有天壤之别。在普通的钢里加入铬、钴、钼、镁和硼等元素，然后急速冷却，就可以得到一种崭新的、非晶质的钢，这就是金属玻璃。
花这么大力气制成的金属玻璃，有哪些神通呢？试验证明，这种钢材的硬度是普通钢材的两倍；它具有很高的韧性，其金属丝即使弯曲到接近180°也不会断裂；它耐腐蚀的本领比最好的不锈钢还要高100倍。另外，金属玻璃生产简单，成本低，还有磁性、超导性等特殊才华，因此可作为刀具、电极及精密电阻等材料。难怪有的科学家大加赞扬，说它是敲不碎、砸不烂的“玻璃之王”。
玻璃钢是钢吗
玻璃钢既非玻璃，也不是钢，它是用玻璃纤维做筋骨，用合成树脂做肌肉，让它们凝为一体，制成的新型复合材料。它比钢铁结实，比铝轻，而强度却为普通钢的3—4倍，因此得名玻璃钢。
由于重量轻、强度高，自然在各个领域大显身手。在波音747客机上，有一万多个部件是用玻璃钢制作的。用玻璃钢制造轿车车身、汽艇的艇壳等，又轻又漂亮又结实。玻璃钢没有磁性，对电磁波没有阻挡作用。所以，用它制成的雷达罩，就好像给雷达戴了一副墨镜，既挡不住雷达的“视线”，雷达照样能搜索到目标，同时还有防护的作用，可谓一举两得。另外，许多新建的体育馆、展览馆等场所的顶部都是由玻璃钢制成的，不仅坚韧耐高温，还能透过阳光呢！
防弹玻璃为什么能防弹
防弹玻璃，顾名思义，就是这种玻璃能够挡住飞来的子弹。它为什么能防弹呢？防弹玻璃其实是一种复合材料，由玻璃和一定硬性的透明塑料经过特殊加工而成。粗略地一看，它和普通玻璃没什么两样。但是，一块普通玻璃只要一颗子弹就能击碎，不管是强度还是韧性都非常差。而在两片玻璃中夹上塑料胶片，子弹一旦将外层的玻璃打穿，遇到这层塑料，高速的能量几乎被吸收殆尽，这样就穿透不了玻璃内层。这就是防弹玻璃能防弹的原因。
一般的防弹玻璃总厚度在20毫米以上，要求较高的，厚度可达50毫米以上。另外，高分子有机物等材料也可制作防弹玻璃。目前，防弹玻璃已经广泛地应用在军事、航天、生活等各个领域。
智能调光玻璃是怎么回事
智能调光玻璃是在玻璃、薄膜等材料的基础上，涂上一层新型的液晶材料，通过电流的大小，能随光线、温度的变化实现自动调节透光度，让室内的光线柔和，更加舒适怡人，而又不失透光的作用。也就是说，玻璃具有了智能，它会随着光线的变化而变化。
当阳光充足时，它的颜色就会变成深色，反射一部分阳光，然后，留一部分光线穿过去。如果窗户上安装这种玻璃，不管是晴天还是阴天，室内光线都充足、柔和，而不伤害眼睛。当然，它的好处远不止这些。待在室内，你能很清楚地看到室外的景物；而从外向里，却看不到任何东西。因为可以调节室内光线，就像窗帘一样，所以人们亲切地称呼它是“自动窗帘”。
为啥说光导纤维是“信息时代的神经”
光导纤维也是玻璃的一种，它可以使光像电流一样沿着导线传输。不过，这种导线不是一般的金属线，而是一种很细的玻璃管。一般的玻璃管是透明的，如果用它来传导光，光线会从管壁漏出去。为了克服这个缺点，这种玻璃管就得设计得很丝很细，细得比头发细还细。它的内芯透明度极高，折射光线本领强，然后在外面再包上一层折射率很小的材料。这样，光线就不会泄漏到管外，只能在管子里直来直去，畅通无阻。由于它细得像纤维，所以叫光导纤维，简称光纤。
光纤通讯容量大，抗干扰，还能防窃听；而且，不怕潮湿，不会被腐蚀，铺设起来也很方便，因此，它是一种非常好的通讯材料。难怪人们都说，光导纤维是“信息时代的神经”。
你听说过能导电的塑料吗
在我们的印象中，塑料通常是不导电的绝缘体。然而，你听说过塑料能导电吗？1987年科学家制成了一种聚合物，它的导电性比铜还高。掺杂了碘以后，它的导电率比铜高两倍以上。人们高兴地把这种塑料称为“人造金属”。
导电塑料用途广泛。用它制成的塑料电池，体积小、重量轻，可以提供普通铅蓄电池10倍的电力，每次充电时间大大缩短。由于塑料电池是密封的，不会释放有害的化学物质和气体，所以用这种蓄电池造出来的汽车，毫无疑问将是一种绿色小汽车，有利于保护环境。另外，导电塑料还有消除静电的功能。计算机和电子设备机房都要求防静电，飞机上的电子器件要求防电磁干扰，这些问题用导电塑料就可以圆满解决。
塑料也能做血液吗
塑料也能制造血液，听起来很匪夷所思吧。不久前，英国科学家就研制出了一种人造“塑料血液”。它看上去是红色的，但有点像是粘东西的糨糊，几乎和蜂蜜一样稠。据说，这种新型人造血由塑料分子构成，在一小块人造血中，就有数百万个塑料分子。有趣的是，这些分子的大小和形状都与人体血液中的血红蛋白类似，还可绑定氧原子，并将其输送到全身各个部位。
这种人造血优点很多。首先，它使用简单，只要加入少量的水，就可以给病人输血；其次，它携带方便，不需要冷藏保存，使用有效期长，造价也不高。这项发明通常作为急救过程中的替代品使用，可以预见，它在将来可以拯救许多人的生命，在军事上使用价值更高。
陶瓷能像玻璃一样透明吗
碗、茶壶、花瓶，我们日常生活中使用的陶瓷物都是不透明的。可是，透明陶瓷却可以像玻璃一样透过光线。这是什么道理呢？
一般陶瓷之所以不透明，是因为内部有一些杂质和气孔，使光线产生了散射，所以就不透明了。透明陶瓷是用纯度很高、颗粒极细的氧化铝放在专门的炉子里用很高的温度烧成的，由于成分简单，杂质和气孔非常少，这样，光线能穿过，它就变成像玻璃一样透明了。透明陶瓷不仅透明，还极耐磨损，可以制造防弹汽车的窗，坦克的观察窗和高级防护眼镜等。此外，它还有耐高温的本领，熔点在2000℃以上，是制造高压钠灯的理想材料。有这么多用途，透明陶瓷真不愧为陶瓷家族中的一颗璀璨的明珠。
为什么有些陶瓷打不碎
不管是碟子或碗，还是精美的陶瓷瓶，都有一个致命的弱点，那就是很脆，一摔就碎，可以说宁碎也不弯。这是因为传统陶瓷中有一些微细裂缝，在外力的作用下就会像玻璃一样被打得粉碎。那么，能不能生产出一种打不碎的陶瓷呢？
科学家将钽丝和氮化硅结合在一起，制成“纤维增强陶瓷”，在室温时抗冲击的强度竟能一下子提高30倍！用带有钨芯的碳化硅丝和氮化硅结合烧制成的陶瓷复合材料，既坚硬又有韧性，比纯氮化硅陶瓷强几百倍以上，即使摔在水泥地上也没有丝毫损伤。这些打不碎的陶瓷在高科技领域有着广阔的发展前景，是制造汽车、飞机、快艇的发动机和其他零部件的重要材料，前途无量。
陶瓷也能制成刀具吗
在人们的印象中，陶瓷是硬而碎的材料，它怎么能够制造切削金属的刀具呢？原来，在陶瓷家族中，有很多后起之秀，氧化铝陶瓷就是其中之一，这种陶瓷不仅能耐住2000℃的高温，它的硬度也超过了任何金属，这就是它能成为切削刀具的原因。
用氧化铝陶瓷制造的陶瓷刀具简直是削铁如泥。一般刀具难以切削的、硬度高的材料，例如坚硬的铸铁及高硬度的淬火钢，都可以由陶瓷刀具一展身手。在高速切削时，陶瓷刀具不需要更换，也不用磨，进刀量大，速度快，还不粘碎屑，比起一般的硬质合金刀具具有工作效率高、使用寿命等优点，因此有“切削大王”的美称。目前，陶瓷刀具已经在许多方面发挥了不可替代的作用。
电蚊香是怎么驱蚊的
夏天一到，蚊子伺机而动，叮得人不得安生，但只要插上电蚊香，尽管无烟无味，蚊子却怕得要死，纷纷逃跑。这样一来，人们不需要蚊帐，就能舒舒服服地睡上一个美觉，好不痛快。
电蚊香怎么有如此大的神通呢？原来，在它的内部，有一个部件叫做PTC陶瓷恒温发热体，简称为PTC陶瓷。打开开关，接通电流，这种陶瓷就能发热。当温度上升到规定温度时，它的电阻增大几千到几百万倍，这时通过陶瓷的电流减小，这样就维持在一个恒定的温度范围内，从而缓慢地蒸发出驱蚊药水，迫使可恶的蚊子落荒而逃。PTC陶瓷既可通电发热，又可自动控温，电蚊香就是利用这一特性制作而成的。
世界上最轻的固体是什么
世界上不会再有比它更轻的固体了，因为如果质量再轻的话，它就不会凝结成胶了。毫无疑问，气凝胶应该是最轻的固体了。这种新材料呈现半透明淡蓝色，和玻璃一样都是由纯二氧化硅等组成，但它的密度很小，只有每立方厘米3毫克，是空气质量的99.8％，相当于玻璃的千分之一。尽管号称固体，但这种材料的99％是由气体构成，这使它看起来像云雾一样，因此获得了“冻烟”的绰号。如果把1立方厘米的气凝胶拆开平铺，那它会填满一个足球场那么大的地方。
气凝胶本领不凡，能抗1300℃的高温，吸油污的能力超强。从网球拍到登山靴，再到宇航员太空服的制造，人类对这种材料的认识才刚刚开始，还有许多奇妙的功能等着我们去开发。
什么材料最薄
人的头发丝是最薄的东西吗？当你看时石墨烯时，就知道最薄的材料有多薄了。这是一种从石墨晶体中剥离出来的二维晶体，厚度只有一根头发直径的20万分之一，相当于一个原子的厚度。把这种晶体薄膜一层层摞起来，要20万层才有一根头发丝那么粗。怎么样，薄得很过瘾吧？
石墨烯比钻石还硬，它的强度比世界上最好的钢铁还高100倍。打个比方说吧，在一个茶杯上盖一层石墨烯薄片，拿一根铅笔放在上面，再将一辆汽车放在铅笔上，并保持平衡，结果石墨烯薄片纹丝不动！除了最硬、最薄外，石墨烯的导电性能也最为出色。如今，石墨烯备受青睐，从微晶管到防弹衣，从造纸再到未来的太空电梯，都离不开它。看来，石墨烯的魅力还真不小呢。
有自愈材料吗
我们的皮肤不小心被擦伤，身体血管里的白细胞就开始修补伤口，过不了多久，受伤的部位就自动愈，重新恢复到原来的样子。这种自个儿养伤口的现象，我们称为自愈合。那么，材料也能自愈吗？
目前，科学家研制出一种自愈塑料。它含有一个三维毛细管网络，管中充满化学药剂。当材料破损时，药剂就渗漏出来，同时漏出的还有一种催化剂颗粒。在催化剂的作用下，药剂开始凝固了。这种新材料能对同一部位的小破损伤口自行修复多达7次，厉害吧！作为材料家族的后起之秀，飞机、轮船、潜艇的外壳如果使用了这种材料，一旦有裂缝，它就能自动修复，既省时又省力。科学家相信，拿它来造福人类的日子已不远了。
金属也有记忆吗
人是有记忆能力的，金属也有记忆吗？在室温下，一根镍钛合金丝像钢一样坚硬。一旦浸入冷水，它就突然变得柔软，可以弯成各种形状。可是当再次浸入热水中时，它会狠狠地弹回原来的形状。镍钛合金具有“记忆”的特征，被称为“记忆合金”。
合金为什么会具有这种本领呢？原来，当合金受到外力作用时，内部的金属原子被迫迁移到邻近的位置上。这时，合金就改变了它的形状。如果把这变了形的合金加热，那么，金属原子由于获得了运动所需的足够能量，就重新回到原来的位置上去。换句话说，它恢复了原来的形状。尽管记忆合金只能简单地记忆自己的原形，但我们仍然相信，它们将在消防、航空航天、医学等领域发挥更大的作用。
什么是纳米材料
纳米是一个长度单位。我们把1厘米分成1亿份，那每一份就是1埃。10埃就等于1纳米，也就是1米的十亿分之一，相当于五六个原子排成一排那么长。通俗一点儿说，相当于万分之一头发丝粗细，比单个细菌的长度还要小。
说来有趣，不管金属还是陶瓷，一旦变成纳米大小的颗粒，从颜色上看都是黑色的。它的性能也将大不一样。纳米金属的硬度比普通金属要高2-4倍，在低温条件下是绝缘体，不再导电。更令人惊奇的是，纳米材料的熔点变化。比如，金的熔点是1064℃，若制成2纳米的金粉末，熔点只有33℃，也就是说，你用手一捏，这金粉就熔化了。貌不惊人，却神通广大，这就是纳米材料得天独厚的特性，在未来必将大有用途。
世界上最黑和最白的东西是什么
什么是最黑的？锅底黑、黑鞋油还是黑墨水？这些黑东西都黑不过一种新型的纳米材料，这种材料实际上是一种由碳纳米管制成的“毯子”。据试验。它可以吸收超过99.9％的可见光，仅反射0.045％的光线，不到普通黑色油漆反射率的百分之一，比此前公认的颜色最黑的镍磷合金材料还要黑4倍，是目前世界上最黑的材料。
钛的氧化物二氧化钛是世界上最白的东西。这是一种雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的，还没有任何毒性。1克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。另外，钛白在造纸和橡胶领域也应用广泛。
稀土是土吗