长江商报消息 材料科学的发展将无限制延伸，目前只是刚刚开始。

人类社会的历史就是一部利用和制造材料的历史。从石器时代、青铜时代、铁器时代，到目前的硅时代，人类在材料制造方面的飞跃一直是整个社会进步的标志。

步入21世纪，要解决地球面临的人口膨胀、资源枯竭、环境恶化等难题，材料科技的创新显得比以往更加重要。材料将在各个领域帮助人类突破人体自身遗传所带来的障碍，带领普通人进入极限世界。

在全世界的试验里，除了人造神经仿生材料之外，还有很多生物类、信息功能类、物理类基础材料都陆续被科学家们制造出来。

比如，有种超光滑涂料，它不仅能帮助轻量型飞机机翼在温度极低的情况下飞行不结冰，更能帮助医院滤除飘散在病房空气中的金黄色葡萄球菌孢子。要知道，这一病原菌是细菌性食物中毒和院内感染的罪魁祸首。

自我调节性的记忆材料属于超导材料，可以根据温度或酸碱值进行自我调节，从而保持酸碱性或温度不变。

这些材料对比传统材料，具有更智能、更安全、多功能、环境适应能力更强、更结实、更灵活等等。工程师将他们引入到试验中，探究他们的新功能。

从星际探索到核反应堆，只要是人类可能涉足的领域，这些神奇的未来材料都将被派上用场。其中，有十种被认为是“将改变世界的十大材料”。

核电厂对钢材及其组建十分依赖，但辐射会降低钢的强度，使钢容易断裂。加州理工学院和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员，已创造了纳米层压复合材料，可使未来的核反应堆具有更好的防灾能力。复合材料的金属层之间的界面可吸收导致材料变脆的辐射。这种材料可在短期内，与本来的容器融合，并取代老化的部分。航天器也可以涂上该材料，保护它们免受宇宙中的辐射。

1. 更安全的核反应堆

太阳能电池板随着阳光方向变化而转动，可以增加捕捉更多的能量，但是旋转也需要能量。美国威斯康星大学麦迪逊分校的工程师江发明了一种可以被动转移太阳能电池阵列的材料，结合了吸收阳光的碳纳米管，和一种液体结晶性弹性体，电池板加热时便会收缩。太阳能温度上升之后，一侧的太阳能电池阵列预热，液体结晶性弹性体变会收缩，使太阳能电池板便向太阳倾斜，一旦阳面开始变暗，液体结晶性弹性体便会冷却，并返回到原来的角度，测试表明，这种发明能够将太阳能电池板工作效率平均提高10%。

2. 热能捕捉太阳能电池板

在美国医院，因为细菌感染而导致死亡人数每年达10万人。哈佛实验室应用科学家开发出了一种极为光滑的涂层材料，几乎能排斥包括血液、油在内的任何液体以及细菌，甚至在高压、冰冻等极端环境条件下，仍能保持排斥液体或固体的能力。这种仿生疏流技术在生物医学流体处理、燃料运输、防污、防冻等方面有着广泛应用，甚至有望带来一种能自动清洁的窗户和改良型光学设备。预计，该技术将来可用于运输燃料和水的管道、医用导管（如导尿管和输血系统）、自动清洁窗、无菌无垢表面等，还可进一步开发出排斥冰的材料。

3. 无病菌医院将成现实

集成电路开启了数字化时代，但仍然有个极大的限制，即病毒入侵等物理伤害。在美国伊利诺斯大学开发了一种涂料，可以让崩溃的集成电路在不到一毫秒内，就恢复正常。工程师南希·索托斯的研究团队，在金属线上涂上液态金属的微胶囊，当导线拉断，胶囊破开，液态金属就会开始填充裂口，恢复电导性。

同样，是在未来5到10年内，类似的自我修复涂层能够将组件连接到电路板的电线，索托斯说，几乎任何一台计算机或小工具都可以自我修复。

4. 自我修复计算机

根据季节气温的不断变化，人们必须通过更换增添衣物。美国匹兹堡大学的科学家安娜·鲍拉斯说，二十年之内，你的衣服可以帮你思考。

皮特大学和哈佛大学研究出一种材料，可以在一定范围内调节温度，其内部的化学和机械反馈环路将在预制的温度上开启或关闭的它的热反应。通过同样的原理，使材料的自我调节功能在应对其他刺激时也能开启，如酸碱值、光强度、或葡萄糖，这也意味着水管、窗户和医疗设备都将可能智能化。

5. 智能服装

继仿生假肢之后，若能给截肢者装上完美的类人皮肤，那么“残疾”的概念将彻底消失。伊利诺伊大学的工程师通过将电子元件软化，使之具有肉感，将人工皮肤覆盖住假肢，电子皮肤不仅可以保护人体，还能传输触感，人工移植的假肢跟真的人腿没有区别。研究人员已经发明出一种足够轻薄、灵活的电路，能够包裹住指尖，并将指尖的压力转化成电子讯号。斯坦福大学的专家们已经研发出一种凝胶物，一种半导体材料，可能作为可塑性电池材料被开发。卡耐基梅隆大学的科学家卡梅尔·马吉德，正在试图将凝胶物转化为压力和摩擦的传感器，凝胶物嵌入液态金属内的小通道中，液体移动时可以改变电导率，完成讯号传输，卡梅尔·马吉德表示，这种电子皮肤同样适用于动物。

6. 电子皮肤使假肢变真

7. 生物材料蜘蛛丝植入物

蜘蛛丝是最坚韧的天然聚合物，强度是钢的6倍，在零下六十摄氏度仍能保持良好的弹性。人体组织很容易撕裂受伤，美国犹他州的研究人员正在将蜘蛛丝做成一种可以帮助修复人体肩膀和膝盖的“小零件”，植入人体，帮助恢复拉伤或过劳引起的组织受伤。

他们培育出转基因山羊，生产大量的蜘蛛丝蛋白。把这些蛋白质纺成丝，再把丝编织成纤维。细丝保留丝的延展性，将蜘蛛丝蛋白与胶原蛋白结合在一起，但是同时要比人的韧带强100倍，比肌腱要强20倍。麻省理工学院教授马库斯比埃勒说，蜘蛛丝也可以使骨移植不易脆化。科学家估计，到2030年，蜘蛛丝植入物可以被批准用于人体移植。

今天的飞机，仍然远不及大自然中最优秀的飞行者那么灵活和精确。布朗大学的机械工程师肯尼·布鲁尔说，“蝙蝠有非常灵活的翅膀，提供了很多有趣的空气动力学特性”。纽约雪城大学的研究人员已经发明出类似的材料：聚合物链线，这种材料在一个方向上硬度很稳定，且同时具有12倍的弹性。预计，在5到10年，这样的材料可以作为小型无人驾驶飞机的翅膀，通过机翼的扩张和收缩实现飞行，这将使飞机实现慢速飞行以及在执行侦察任务时，保持高度稳定。

8. 蝙蝠翼飞行器

一个世纪以来，工程师们一直致力于制造将机械应力转换成电能的压电器件，但通过跑步敲击地面来完成给音乐播放器充电的目标仍未达到。劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员利用基因工程病毒自我组装成的一种薄膜，解决了这个问题。当施加压力时，螺旋蛋白质上的病毒外壳扭曲转弯，而产生电荷。点击一个邮票大小面积的地面可以产生400毫伏的电力，足够让简易LCD显示屏运行。生物工程学家李称，5到10年之内，利用这种薄膜材料可以将建筑物震动、心跳和其他类型的运动所产生的震动转化为电能。穿着电子跑步鞋，边运动，边给你的ipod充电，再也不用为了没电而无处充电的烦恼。

9. 电子跑步鞋

许多海洋动物的防护装甲比形成这种装甲的材料要结实3000倍。维拉诺瓦大学的工程师通过观察海螺的形成角度，产生灵感，利用陶瓷晶体软化合物研制出来一种角度类似海螺的装甲，它不是一种装饰性材料，而是十分强硬的装甲设备，比原来的材料强度高10倍。若应用到军事领域，尚需要3到5年的开发。

10. 无敌装甲

本报编译 罗晓庆本版图文来源：美国大众科学杂志、每日邮报