走进材料世界

周洛林

人类文明的发展阶段是这样划分的：石器时代，青铜时代和铁器时代，从此可以看出材料对我们而言有多么根本和重要，人类社会没一个新时代都是因为一种新材料出现而促成的。20世纪常被歌颂为硅时代，这是因为材料科学的突破带来了硅芯片和信息革命。但这个说法忽略了其他五花八门的崭新材料，它们同样改写了现代人的生活。比如说产品和服装设计师用塑料彻底改变了我们的住宅和穿着。铝合金和镍超合金让我们制造出喷气飞机，使得飞行从此变得便宜。

材料虽然遍布我们周遭，却往往面貌模糊，隐匿在我们生活的背景中，毫不显眼。绝大多数金属灰散发光泽，但有多少人能分辨铝和钢的差别。塑料更让人困惑，谁晓得聚乙烯和聚丙烯有什么差别。但是更根本的问题是谁在乎？伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士马克·米奥多尼克说他在乎。他在伦敦大学学院制成研究中心有一座材料馆，收藏了地球上最神奇的一些物质，此外，马克还想告诉众人为什么材料非常重要，曾担任多部纪录片的主持人，此外他写了一本书《迷人的材料》。

既然材料构成了万物，马克说这样的话他从哪里开始讲起都可以，因此，他选了一张他在屋顶喝咖啡的照片作為这本书的起点和灵感来源，从照片中挑了10种材料：钢、纸、混凝土、巧克力、塑料、玻璃、瓷器、发泡材料、碳材料和植入物，他挖掘了这10种材料当初发明的动机，揭开其背后的材料科学之谜。更重要的是，他会告诉你为何少一物便不能成世界。

你可能会觉得一本讲材料分子构成的书得有多枯燥啊，其实不然，而且正好相反，作者的讲述非常有趣，比如他说在石器时代，金属非常罕见，地壳上只有铜和金是自然存在的，其他的都得靠提炼。地壳上也有铁，但是绝大部分是来自天上的陨石。然后作者笔锋一转说，关于从天而降的铁，没有人比家住波斯尼亚北部的拉伊奇体会更深了。在2007年到2008年，他家至少5次遭陨石击中。在统计学上来说，发生这种事的概率实在是微乎其微，拉伊奇说外星人锁定了他家。听起来也蛮有道理的，他在2008年发表了这个看法，结果他家又遭陨石击中一次。

通过阅读这本书，你会找到日常生活中你习以为常的事实背后的原因，比如，钞票是世上制作最繁复的纸，而且必须如此，为了防止伪造，纸钞有几项绝活。手相，它使用的材料和一般用纸不同，不是木质纤维素，而是纯棉。棉不仅让钞票更强韧，不会在洗衣机里分解，还改变了钞票的声音。清脆声是纸钞最明显的特征之一。

书中讲述了材料发现发展的历史，比如园艺学家发明了钢筋混凝土。混凝土的韧度不够，因袭很容易开裂，不够巴黎园艺学家莫尼耶喜欢自己制作花盆。1867年的时候他想到了一个方法，就是在混凝土里加入钢圈。任何工程师在推测莫尼耶的尝试结果时，都会认为水泥和钢差异太大，膨缩幅度非常不同，应该会导致结构解体，或许正是因为如此，才没有工程师愿意尝试，反倒让园艺学家来做了，不过说来巧合，刚和混凝土的膨胀系数几乎完全相同，这是个小小的奇迹，一位名叫威尔金森的英国人也凑巧发现了这个神奇组合，钢筋混凝土时代从此到来。

但是作者不但告诉你材料的历史，还讲述材料的未来，在混凝土一章还介绍了自愈合混凝土。科学家发现了一种生活在火山形成的强碱湖泊底层的细菌。这种名为巴氏芽孢杆菌的细菌会分泌方解石，也就是混凝土的成分之一。这种杆菌能够在掩饰生活数十年。自愈合混凝土就含有这种杆菌，并掺入杆菌会吃的某种淀粉。这些杆菌平常处于蛰伏状态，但是当混凝土出现裂缝，这些杆菌遇水就会开始寻找食物，吃掉淀粉后就会生长繁殖，并分泌方解石，把裂缝填满，使裂缝不太扩大。

在日常生活的每一处我们都会选择材料以反映自己的价值观，从浴室、卧室到客厅都是如此。材料最明确的表现了人类的需求和渴望。