《迷人的材料》：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事

一部材料科学的颂歌，带你探究寻常之物的诗意与美。

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《迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事》（Stuff Matters: Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World）的作者马克·米奥多尼克，是英国伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士，对材料科学有着独到的研究，乐于为大众讲解材料科学，曾担任BBC纪录片主持人。在本书中，作者讲述了钢、纸、混凝土、巧克力、塑料等10种改变世界的材料和它们背后的科学故事。

首先是最能体现人类文明的建筑材料，混凝土、钢铁和玻璃。

混凝土的主要成分是水泥、沙子和石子。人类历史上最早使用混凝土建材的是古罗马人，他们使用混凝土打造了宏伟的罗马万神殿的穹顶。随着科技的进步，混凝土材料也在升级换代。目前已经出现了自愈合混凝土和自洁净混凝土。

钢铁是加了碳的铁。碳的比例决定了钢的特性，最初掌握这种特性的是日本武士工匠，他们依靠经验就能够分辨出低碳钢和高碳钢，用来锻造武器。但是，日本人的方法非常复杂，不能用于批量制造。直到工业革命前，英国一位名叫贝塞麦的工程师发明了制造钢水的方法，才让钢实现工业量产。

玻璃的主要成分是二氧化硅，和沙子的成分是一样的。古罗马人掌握了降低制作玻璃温度的方法，使得玻璃开始量产，开启了人类把玻璃用于建筑的热潮。随着制作工艺的发展，玻璃的种类越来越丰富，先后出现了耐热玻璃、强化玻璃、防弹玻璃等。

其次是生活里的常见材料，塑料、陶瓷、纸和巧克力。

塑料是一个统称，包括很多种材料，橡胶、尼龙、亚克力等等。1869年，一个名叫海厄特的报社印刷工用纤维素二硝酸酯、植物提取物樟脑和乙醇的混合物，做出了赛璐珞。19世纪80年代，作为当时唯一的塑料材料，赛璐珞产业突飞猛进。之后，塑料家族又出现了尼龙、黑胶和硅胶等材料。

陶瓷是中国的代名词。两千年前，中国东汉时期的工匠们在改善陶器工艺时发现，一种叫做高岭土的白色矿物质加热之后会变得光滑，还不容易产生裂痕，这就是瓷。许多欧洲人都想自制陶瓷，但是始终没有找到方法。1708年，在萨克森国王奥古斯特二世的逼迫下，炼金术士贝特格烧出了真正的白瓷。后来，这一天被认为是欧洲瓷器的诞生日。

纸的应用范围更加广泛，最具有诱惑的纸张形式是钞票。钞票的材料用的不是一般的木质纤维素，而是纯棉，人民币纸张的主要成份就是短棉绒，既能增加柔韧性，还能增强防伪性。

最后是引领人类未来发展的高科技材料，气凝胶和碳。

气凝胶是世界上最轻的固体、最好的绝缘体。这种由二氧化硅做成的新材料，密度仅为空气的2.75倍，看上去像凝固的烟。美国国家航空航天局的科学家还利用气凝胶捕捉太空物质。现在，研发新式气凝胶的速度正逐渐加快。比如有人开发了一种名叫“X气凝胶”的材料，可以做成世界上最轻暖的毯子，等等。

纯碳主要有两种形式，钻石和石墨。

钻石的硬度极高，几乎不会被任何东西刮伤，可以永远保持切面完整。但钻石不是真的不可改变，最终都会变成石墨。如果人工干预的话，这个时间会大幅缩减。

石墨还有着更令人惊叹的用处，堪称未来科技的代名词。比如把石墨纺成细丝，再用细丝织成布料做成的碳纤维，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀的特性。于是，碳纤维取代了铝，成为制造飞机的材料，还取代了传统材质的球拍，大幅提升了球拍的性能。石墨烯还是世界上最纤薄、最强韧和最坚硬的物质，很有潜力成为迷你发电厂，取代硅芯片成为所有数字运算和通信的核心。

解读 | 喵发财咪 豆瓣热门书评人，烟台作家协会会员

播音 | 张煜

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫