科技與產業(yè)革命④

從泥瓦磚木，到銅鐵鋁鋼，再到碳纖維、石墨烯，伴隨著文明和科技的進步，人類對材料開發(fā)利用的廣度和深度逐步加大加深。如今越來越多的新型材料走入科學家的視野，新材料技術的突破，將伴隨著新一輪產業(yè)革命，改變我們所處世界的屬性。有理由認為，未來人類任何“高大上”的宏偉工程，都有著看似“細小微”新型材料的支撐，而我們在衣食住行和絢爛生活中，亦當隨處可見它們的身影。

平地起高樓，傳統(tǒng)材料不退色

對工具的使用，被認為是人類和其它哺乳動物的一個本質區(qū)別。人類對材料的利用，則從這一本質區(qū)別開始。且看考古學家對人類史前歷史的三階段劃分——石器時代、青銅時代、鐵器時代，即可見人類發(fā)軔階段使用材料的進化歷程。雖然這一進化歷程漫漫數(shù)十萬年，但正是它們的進化，最終導致了人類文明史上第一次產業(yè)革命——1萬年前農牧業(yè)的出現(xiàn)。

人類文明的發(fā)展，使得材料的進化樹上不斷添加新的分支，而如今被視為傳統(tǒng)材料的清單中，不斷有新成員加入，盡管它們當初也曾有著新材料的名分。這些材料在成長，但并未老去。高樓平地起，從數(shù)千年前的巍峨金字塔、莽莽萬里長城，到今天雄偉的跨海大橋、鱗次櫛比的摩天大樓，從巨石磚瓦，到鋼筋水泥，傳統(tǒng)材料的名單雖在逐漸拉長，但它們的作用依然，始終是人類社會生產生活的重要基石。

可以說，一磚一瓦，一木一石，它們都承載著人類的文明?；蛟S有一天，某些材料最終會被新的材料取代，但它們對人類文明發(fā)展的貢獻卻永不退色。

空中建樓閣，新型材料產奇跡

空中建樓閣，是人類的一個夢想，曾那么遙不可及，如今卻在逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實?？湛?80和波音787的飛翔，讓我們體會到遨游天際的舒適與快感；國際空間站的建立，使人類有機會站在太空審視我們的星球。這些都得益于科技的進步，其中也都有著新材料的功勞。

巧婦難為無米之炊，沒有材料，再高明奇巧的設計也只能永遠停留在紙面上。缺了土石，古人無法建造遮風避雨之所；沒有紙張，先祖的文明也難以傳承。歷史證明，材料是人類社會發(fā)展的物質基礎和先導，新材料更是人類社會進步的催化劑。

新材料創(chuàng)造的奇跡不勝枚舉。超材料技術的突破，使哈里·波特的隱身衣從魔法世界走進我們的現(xiàn)實生活；先進復合材料的大量使用，讓越來越大的人造物體能夠擺脫地球引力而飛入太空。新材料的研發(fā)無止境。最近，清華大學和中科院理化所聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，鎵基液態(tài)合金在“吞食”少量物質后，可以在各種形態(tài)和運行模式之間轉換，并實現(xiàn)自驅動快速前進。相信終有一天，經典科幻電影《終結者》中的液體金屬機器人會悄然來到我們的身邊。

新材料宣言，世界因我而改變

新材料涵蓋廣闊，金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、先進復合材料，這些專業(yè)劃分或許讓門外漢難以適從。但不管怎樣，作為高新技術的基礎和先導，新材料的研究代表著人類對物質的認知和應用在向更深層次進發(fā)。它的發(fā)展，在促進信息、能源、生物等技術革命的同時，對制造業(yè)、運輸業(yè)以及個人生活方式都產生著重大影響。正因如此，新材料才被人稱之為“發(fā)明之母”和“產業(yè)糧食”，成為21世紀最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I域。

石墨烯是目前新材料中最受關注的一種。它所具有的超強韌性、導電性、導熱性以及透光性等特性，使其擁有巨大的發(fā)展空間，能夠廣泛應用于電子、航天、生物醫(yī)藥等領域，而它的商業(yè)化應用，則將帶動信息、能源、生物等一系列產業(yè)走向變革。2013年初，歐盟委員會將石墨烯科技列為兩大“未來新興旗艦技術項目”之一，并會在未來10年內投入10億歐元研發(fā)經費；日韓德英等國家也都把石墨烯材料及產品定為未來革新產業(yè)之一，投入巨資推動石墨烯研發(fā)和商業(yè)化應用研究；作為全球技術實力最強的美國，更是在石墨烯研發(fā)方面走在世界前列，早在2006年至2011年這5年間，美國國家自然科學基金（NSF）關于石墨烯的資助項目就高達200項，近幾年，美企業(yè)和研究機構在石墨烯領域的研發(fā)成果更是層出不窮。

材料世界是神奇的。在英國倫敦大學學院有一個材料收藏館，館中陳設的2000多種材料五花八門，從自然生成的煤到人類智慧杰作的生物玻璃，從廉價的木材到貴重的金屬，讓參觀者目不暇接。置身其中，你會在了解它們的過程中默默感受到人類文明的進步，似乎每一種材料都在說：“世界，因我們而改變！”