用石墨烯、碳来形容这个时代 真的好吗?


过年时候,与一位远房亲戚聊天,听说我是学材料的,便一个劲地夸材料有前途。问起为何有此观点,他回答网上经常有评论什么21世纪是石墨烯时代、碳时代,新材料时代,总之都是材料,比其他专业有前途得很。好吧,虽然我对材料充满信心,但绝不应该是这个理由。

说起来,我们正处在极其幸运的时候,仅仅十几年,就经历了很多个“时代”。

21世纪一开始,就被人预言成“纳米时代”。因尺寸缩小到纳米尺度所带来了小尺寸效应、量子效应、表面效应,让纳米材料具有了独特的物理性能、化学性能,也在很多领域产生了优秀的成果。例如计算机芯片,已经是35纳米、22纳米,正在朝着15纳米的方向进军。至于纳米发电机、纳米机器人之类,还是躺在实验室里或者学术论文之中。

没过几年,21世纪成了“碳的时代”。首先引发人们遐想“碳时代”的是足球烯以及随后碳纳米管的发现。足球烯拥有很多优异性能,如超导、强磁性等等,而碳纳米管具有高模量高弹性,良好导电性,传热性能等优秀性能。

到了近几年,21世纪又变成了“石墨烯的时代”。相比跟它同族的足球烯、碳纳米管,石墨烯的实力最强劲,俨然已是碳家族的代言人。它是最坚硬的纳米材料,电阻率极低,导热系数惊人,被科学家们称为“材料之王”。

但是,用它们来定义21世纪真的好吗?

诚然,这些材料(当然,纳米是一种尺度,并非一种材料)拥有过人之处,可能在未来会对人类生活、生产产生相应的影响或者改变。

不过,且不论它们是否真的在未来会带来天翻地覆的变化,我们同样有其他性能非常优异的材料,极具潜力改变人类社会。

设想一下,如果发现了廉价的室温超导材料,并将之应用,发电机的效率、发电容量均会大幅提升,远距离输电线将不再有损耗,每年可节约巨量电能,由此能源危机说不定引刃而解。而超导电子计算机、超导磁悬浮列车、可控核聚变超导磁体等等,也无不是在展示超导材料的威力。

碳纤维因低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低等等,被科学家称作“新材料之王”(又一个材料之王)。相比它的同族,碳纤维才是现在时,已经在航空航天、汽车、风能发电等等领域展露头角。

稀土材料、钛合金、多孔材料、智能材料、先进高分子材料……无不拥有其他材料不可比拟的优异性能,同样也会在自己的领域内改变人类世界。若论前景与贡献,比之被用来形容21世纪时代的材料,也不逞多让。

现代社会,早非远古聊聊可数的几种材料可以使用,而是一个新材料百花齐放的时代。层出不穷新材料正在一次又一次的颠覆人类的认知,即使是历经几千年发展的传统材料,在新技术下也焕发出新的活力。

而今天,21世纪仅仅走过了十几个年头而已。

另外,还用材料形容今后的时代,真的好吗?

上个世纪下半叶大放异彩的材料属硅无疑,无怪乎人们将20世纪称为“硅的时代”。但是,到底是硅成就了计算机,还是计算机成就了硅?如果没有计算机技术巨大威力,硅今天或许仍然只是沙子。

回到文章开头的话题,我认为材料有前途,但比其他行业更有前途?未必!

本文为材料人协会会员youseeme投稿,材料牛编辑整理。

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