材料

刘忠范

巴拿马运河上，一艘巨轮在行驶，它由6万吨油轮改造而成，长220米、宽30米、高31米、吃水8米，名为审判日号。然而此刻，这个庞然大物正成为一根细丝的“审判”对象，后者的直径约0.007毫米，只有人类头发丝的1/10，名为“飞刃”，这场“审判”被命名为“古筝行动”。起初一切是无声进行的，随着“嘎吱嘎”声发出，“古筝”被无情地弹响，万吨巨轮被切成40多个巨大的薄块，像一叠向前推开的扑克牌般轰然倒向岸边……

这是影视作品《三体》中的场面，而原著作者刘慈欣创作这一科幻场景的时间是2006年，纳米丝那看不见的锐利锋芒穿越17年的时光，依然能让我们感受到新材料的巨大威力！

材料，可谓人类文明丰碑的基石，是人类历史上每一次跨越式发展的重要标志。

在人类社会早期，天然材料，例如石头、木材等是生产活动的重要工具，人类借助这些材料告别了茹毛饮血的原始生活，进入石器时代。在此基础上，从狩猎、采集、种植，发展到采矿、冶炼、铸造金属器物，人类进入青铜时代、铁器时代，农耕文明走向灿烂辉煌的新高度。

而工业文明的到来，首要标志就是材料在加工应用方面的变革，这促成了大机器的设计制造。从钢铁材料在机械、运输、建筑、石油化工等领域的广泛应用，到发电机、电灯、电报、电影等的相继问世，人类实现了由机械化时代到电气化时代的巨大进步，电学、磁学、光学等新材料也越来越多地被应用于生产生活。

以硅等半导体材料为标志，以半导体、电子技术、计算机、信息网络等为代表，信息革命推动着人类文明进入如今的信息时代。而未来，信息革命的深入发展，还要寄希望于新型碳材料、超导材料、量子材料的研发和应用。

那么，《三体》中的“飞刃”材料是否已从科幻走进了现实呢？目前公认最接近于这种技术的是碳纳米管，属于新型碳材料。2022年，中国科学家又首次合成出高度有序晶态金刚石结构纳米线。这种纳米线，粗细仅相当于人类头发丝的1/100000，长度上却可以无限生长，堪称迄今为止最完美的“飞刃”！

而目前人类发现的最轻、最薄、最硬且柔性、透明、导电的材料——石墨烯，既可以用来制作保暖衣服，又可以用在計算机芯片上，从而大幅度提高计算速度……

本期《知识就是力量》杂志，将深入材料科学领域，让新材料引领我们探索未知的科学奥秘，瞩望未来的文明发展。