迷人的材料

有沒有看過《石紀元》的友友呀☺️ 這本書我是帶着和動漫一樣的心情看完的。如果哪天人類歷史倒回三千年，我們還能憑着不熄的探索心和執拗把這些材料一樣找齊嗎？ 哪怕是一顆小小的螺絲釘，也是通過熔鍊，開模，澆築，配比一系列的工序完成的。我們生活中處處體現着科學，無處不在享受新材料的便利。 一點點積累，一步一個腳印地構建整個人類文明，真是一件了不起的事情。

《迷人的材料》 🌸作者：馬克.米奧多尼克Mark Miodownik 倫敦大學學院材料科學教授，英國皇家工程學會會士，曾入選《泰晤士報》“英國百大影響力科學家”。 他樂於爲大衆講解材料科學，且廣受歡迎，曾擔任多部紀錄片的主持人，包括英國廣播公司BBC第二臺製作的《發明的天才》。 2010年，他獲邀在科普界最負盛名的英國皇家科學院聖誕講座進行演講。 他也是倫敦大學學院製成研究中心主任，這個中心有一座材料館，收藏了地球上最神奇的一些物質，並和多所博物館共同推出互動節目，合作伙伴包括泰特現代美術館( Tate Modern) ，黑沃德畫廊(Hayward Galley )和威康收藏館( WellcomeCollection)等。) 🌸序章：走進神奇的材料世界 🍀一刀引發的機緣🍀 我被剃鬚刀片劃了一刀之後，我開始對生活中的材料產生興趣，我在想，生活中有那麼多的材料爲我們做了那麼多的事情，爲什麼我們幾乎不曾提到，這些材料與我們如此的親密，我們卻沒有辦法知曉它們如此萬能的訣竅。 爲什麼剃刀用來切割，回形針卻能隨意彎折?爲什麼金屬會發亮玻璃卻是透明的？爲什麼大多數人討厭混凝土而喜歡鑽石?爲什麼巧克力那麼好喫?爲什麼有些材料的外觀是那個樣子，卻有那樣子的性質？ 🍀材料構築了我們的世界🍀 如果我們的生活中拿掉混凝土、玻璃、織物、金屬和其餘材料，我們就只能光溜溜的飄在空中發抖，我們或許自認爲文明，但文明絕大多數得歸功於豐饒的物質，少了物質材料，我們可能很快就得和其他動物一樣，爲了生存而搏鬥。因此，從這個角度看，是衣服、住宅、城市和各式各樣的東西，讓我們成爲人，而我們用習俗和語言讓他們具有生命。所以，材料世界不僅是人類科技與文化的展現，而且是人類的一部分，我們發明材料製造材料，而材料讓我們成爲我們。 🍀文明時代就是材料時代🍀 人類構建了物質世界，從我們對文明發展階段的劃分（石器時代、青銅時代和鐵器時代），我們就可以看出材料對我們而言有多麼的重要，人類社會的每一個新時代都是有一種新材料而促成。如：鋼，是維多利亞時代的關鍵原料，讓工程師得以充分實現夢想，做出吊橋鐵路蒸汽機和郵輪；20世紀常被歌頌爲硅時代，是因爲材料科學的突破帶來了硅芯片和信息革命；現代社會生物醫用材料這塊領域正迅速成爲材料科學的處女地，不斷有新材料出現，開啓了名爲仿生學的全新世界，讓人體得以藉助植入物而重建，這些植入物都經過設計，可以聰明地融入肌肉和血液的運作，他們誓言要徹底改變人類和自我的關係，因此對未來社會有着深遠的影響，也會促使我們思考自己生時和死後的物質性。 🍀看不見的微觀世界影響大🍀 由於萬物都由原子組成，因此我們無法不談原子的運作原理，也就是人稱量子力學的理論，這表示我們一旦進入微觀原子世界，就必須完全捨棄嘗試，開始談論波函數和電子態，越來越多材料從這個微觀尺度被創造出來，而且這些材料看起來幾乎無所不能，運用量子力學設計而成的硅芯片已經催生了信息時代，而以同樣方式設計的太陽能電池很有潛力，只靠陽光就能解決能源問題，不過革命尚未成功，我們還在使用石油和煤炭，爲什麼？因爲在發電領域還有一個明日之星—石墨烯。 簡而言之，材料科學的基本概念就是看不見的微觀世界若有變化，那麼在人的尺度之中，物質行爲也會跟着改變。 金屬由晶體組成，晶體內則是駁雜的線條，稱爲“位錯”。位錯是金屬晶體內部的瑕疵，表示原子偏離了原本完美的構造，是不該存在的原子斷裂。位錯聽起來很糟，其實大有用處。金屬的可塑性來自位錯在晶體內的移動。 純氧化鋁晶體是透明的，但只要其中含有鐵原子就會變成藍色，也就成爲俗稱的藍寶石。同理，純氧化鋁晶體包含了鉻原子也會變色，成爲紅寶石。 鑽石、石墨都是碳原子構成，鑽石的四個電子跟一個外來電子鍵結，排列成立體結構，不導電、無與倫比的折射率、透明；而石墨鍵結而成六角薄層，導電、熔點高，有金屬光澤；還有智利南洋杉石化後形成的黑玉；在石墨六角形基礎改成立體構造的是六方晶系隕石鑽石….碳的世界真的很大 石墨紡成纖維織成布就是碳纖維 蠟燭的燭焰裏的碳原子自行集結成富勒烯 單層的石墨叫石墨烯，相當神奇 1、世上最薄、最強韌、最堅硬的物質 2、導熱速度比目前已知的都快 3、更載電、導電更快、電阻更小 4、允許克萊因遂穿效應 5、是二維材料，厚度只有一個原子

《迷人的材料》從材料科學家的專業角度出發，講述了日常生活常見材料背後的奧祕。 作者對鋼材、紙製品、混凝土等多種材料進行詳細剖析，不僅闡述了它們的製造工藝與歷史演變，也揭示了這些材料在科技、文化和醫學等諸多領域的廣泛應用與深遠影響。 書中豐富的照片與手繪圖搭配富有感染力的文字，使閱讀過程充滿趣味性與沉浸感。 《迷人的材料》不僅是一本介紹材料科學知識的科普讀物，更是一本引導讀者重新審視人與材料關係的啓迪之書。它促使我們在日常生活中關注材料，思考其背後的科學與文化內涵，爲我們理解世界提供了一個全新的維度。

2022年：NO:22馬克米奧多尼克《迷人的材料》 一個鋼腿的玻璃茶几上，擺着巧克力和一杯咖啡，茶几的周圍擺放着塑料花盆生長的植物，作者戴着眼鏡，腳穿運動鞋，翹着那個曾經骨折過的二郎腿，悠閒的在看一本紙質的書籍，遠處正在蓋的摩天大樓是他的背景....一張照片一本書，獨特的角度，幽默的語句，把冰冷的十種主要材料寫得脈脈含情。鋼腿的茶几引申出來鋼材和玻璃的歷史，書籍寫出來紙的製作，摩天大樓對混凝土詳細介紹，喫喝的過程對巧克力的製作和裝咖啡的陶瓷娓娓道來，，花盆寫了塑料，運動鞋和眼鏡道出了發泡材料和碳材料，當然身體的植入物對未來的材料科學進行了展望。屋頂上的照片，你會開始看到不一樣的東西…… 書中時時展現出有趣的觀點。比如對中國在材料發明方面的調侃：中國人的材料技術發展領先了西方世界足足一千年。他們在紙、木材、陶瓷和金屬的發展上都是專家，卻獨獨忽略了玻璃。由於缺乏玻璃技術，東方就算工藝發達，也未能發明望遠鏡進一步發生科學革命。但清楚的是，沒有望遠鏡就不可能看見木星的衛星，也不可能看見冥王星並做出關鍵的天文測量，奠定我們現在對宇宙的理解。同理，沒有顯微鏡就不可能看見細菌之類的微生物，也不可能有系統地研究微觀世界，發展出醫療和各種工程技術。比如：瓷器充分顯現出中國在工藝技術上超出其他文明甚多。用上等瓷器招待客人品嚐上等中國茶，立刻讓你身價不凡。中國引領風騷五百年。 書中時時體現出的溫度。比如：對許多人來說，巧克力真的比性愛還棒。製作巧克力所需的技術之複雜與高明，絕對不下於鋼鐵和混凝土。人類憑着驚人的天才，把這個平淡無奇、味道令人作嘔的熱帶果實，變成冰冷、堅硬而易碎的固體，就爲了讓它達成一件事：熔於口中，用溫暖、芬芳、苦中帶甜的滋味填滿我們的口腔，活化大腦的快樂中樞。科學對它的理解再多，還是無法用言語或方程式表露其萬一。我覺得巧克力就像一首詩，跟十四行詩一樣複雜與美好。比如：真正的永續材料非陶瓷莫屬。但我寧可相信天天用它喝茶是一種致敬，敬我父母親彼此相愛，而這正是這隻瓷杯存在的意義。 同時還忘不了幽默：比如：至於硅膠嘛……硅膠開創了整形外科，讓人得以把想象變爲現實。石墨烯也許比鑽石更有用處，但它不會熠熠生輝，它薄得幾乎看不見，而且只有二維平面，這些都不是世人眼中真愛的特質。因此，我認爲除非哪天營銷公司看上石墨烯，否則立方晶體結構的碳（鑽石）依然會是女人最好的朋友。 萬物都由原子構成，微觀下的物質世界如此複雜和巨大，我們只探索了其中一小部分。 我們周遭的材料雖然看起來只是五顏六色的東西，其實遠非如此。這些材料都是人類需求與慾望的細緻展現。

2025.02.28 是本不錯的科普書，通過一些物質介紹了各種材料，從鋼到鐵元素，從紙到纖維素，從混凝土到碳酸鈣、碳酸鹽等等。 這書最讓我印象深刻的是玻璃透光原因的講解。作者先說明物質都由原子組成，而原子除了體積不大的原子核和電子外大部分都是空的，然後引出了這段話:原子內部（應該說所有物質內部）幾乎都是空的。換句話說，原子應該有許多空隙能讓光穿透，不會撞到電子或原子核，而事實也是如此。因此，真正的問題其實不是“玻璃爲什麼是透明的”，而是“爲何不是所有物質都是透明的”。 瞬間讓我覺得真是好問題啊！實際上根源是電子會吸收光的能量實現能級躍遷，而玻璃裏的量子排列方式很特別，使得移動到空位的能量高於可見光，因此光無法被電子吸收，直接穿過了原子。看後感嘆，原來如此！ 總之還是讀得挺愉快的。

7.8/10 “如果把地球46億年的歷史壓縮成一天（24小時），那麼人類（智人）大約在最後2分鐘纔出現，而有文字記載的人類文明，僅僅發生在最後的幾秒鐘內。在這幾秒裏，我們經歷了農業革命、工業革命、信息革命……” 從塑料、玻璃、鋼筋混凝土乃至巧克力，我們在日常生活中習以爲常的各種材料，都是近百年來誕生的物質~那麼他們到底是怎麼衍生出來的呢，我們的生活又是怎樣被這些材料影響的？答案就在裏邊兒！ 作者的語言有點小俏皮，翻譯也十分不錯，如果你對材料有一點點興趣的話，不妨讀一兩段解解悶。 附上一則書中提到的#有趣的小歷史# 鑽石一開始與求婚無關，後來呀一家壟斷鑽石開採的公司就發愁了，怎麼將鑽石高價售賣出去呢？管理者一拍腦袋，想出了“Diamonds are forever.”這句廣告語，四處營銷鑽石與浪漫愛情的聯繫，打造了史上最成功的營銷案例（衆所周知，苯基乙胺分泌過旺的人的錢是最好騙的），直到現在人們依然堅信“Diamonds are forever.”所以開卷還是有益的，至少沒錢買鑽石的時候就有光明正大的理由了——我只是沒有掉進資本主義設置的消費陷阱！

引用書友對此書的一句感悟↙ 任何炭都有成爲鑽石的可能，任何人都有成爲馬雲的可能☺️ 這本科普書詳解鋼、紙、混凝土、巧克力、發泡材料、塑料、玻璃、再生材料——植入物、陶瓷、碳材料十種材質。僅知曉化學成分無法喫透材料特性，碳材料可成炭亦可成鑽石，植入物以鈦爲主，能和人體骨骼共生，結構與工藝才決定材料真正價值。 鋼——強度高，是基建與器物常用材料。 紙——由植物纖維製成，是信息傳播的載體。 混凝土——堅固穩定，爲建築主體核心用料。 巧克力——依託特殊配方與工藝形成獨特口感。 發泡材料——質地輕盈、緩衝性好。 塑料——品類繁多，用途十分廣泛。 玻璃——通透耐磨，應用隨處可見。 再生材料——節能環保，踐行可持續理念。 陶瓷——耐高溫、性質穩定。 植入物——生物相容性優異，可與人體骨骼共生。 碳材料——最具代表性，同一種元素，既能做成普通炭，也能淬鍊爲鑽石。可見化學成分只是基礎，結構、工藝與配比，才真正決定材料的性能與用途。

認真科普 | 做雪糕的膠到底能不能防彈？ 哎 別說，還真有這種可能。     一般來說，在冰淇淋、雪糕中加入適量的可食用膠（食用明膠、卡拉膠等）可以降低它們的融化速度。聰明的科學家通過改變膠體的結構，創造出具有不同功能的膠體。 有一種膠體，它是世界上最輕的固體，既能在地球上做“護花使者”，讓脆弱的花朵火燒不壞，還能上外太空捕捉流星，在幾厘米的距離內就可以把時速1.8萬公里的星塵減速爲0。     和未讀君一起來了解一下這種“迷人的材料”吧。 1.喫起來真Q彈     果凍是什麼？     果凍不是液體，但也不算固體，果凍是困在固體裏的液體，但這個固體監獄的鐵柵是細到看不見的網格。     食用膠的網格由長串的明膠分子組成，主要成分爲膠原蛋白。絕大多數的結締組織都由膠原蛋白構成，像是肌腱、皮膚和軟骨。明膠分子入水後會先分解再連成網狀，把液體鎖住讓它無法流動。     因此，果凍基本上就像灌了水的氣球，只不過它並非靠外層的薄膜把水困住，而是從裏面讓水不能流動。     果凍網格內的水分子是由表面張力拉住的。水會潤溼其他物體，形成水滴和附着在其他東西上，都是表面張力的作用。果凍網格內的表面張力強度剛好，既讓水無法掙脫，又可以晃動，所以果凍纔會那麼柔軟又有彈性，有那麼奇特的口感。     果凍幾乎百分之百是水，熔點爲35℃，因此一放入口中，明膠網格就會瓦解，讓水迸射而出。果凍是困在固體網格內的液體。     實驗顯示果凍內的液體是連成一體的，而非分成小塊，而且可以替換成其他液體。這表示果凍內的固體結構可能和液體是互相獨立的。所有類似膠體的物質都有這個特性，從非常接近固體的物質到非常接近液體的物質都是如此，髮膠、雞高湯和凝固中的水泥（網格由硅酸鈣原纖維組成）無一例外。 2.全世界最輕的蛋白霜     膠體內的液體可用氣體代換，藉由氣體的壓力支撐住固體結構，使它不至於崩塌。     膠體的固體結構非常輕盈、脆弱，大部分由空氣組成，其實它就是泡沫。     若膠體不是由明膠構成的，而是更堅固的物質，固體結構或許就會更強韌。以玻璃的主要成分——二氧化硅爲固體結構的膠體，在去除膠體中的液體後，就成爲了世界上最輕的固體——二氧化硅氣凝膠。     除此之外還有氧化鋁、酒石酸鎳、氧化錫、明膠、瓊脂、三氧化鎢、硝化纖維、纖維素和卵白蛋白的氣凝膠，而且這個名單似乎還能無限制擴展下去，沒有做不到的理由。     因此，有的人是用蛋白製作蓬鬆的煎蛋卷和烤蛋糕，有的科學家則是另起爐竈，用高壓釜製作蛋白氣凝膠，做出全世界最輕的蛋白霜。     二氧化硅氣凝膠的外表非常詭異，放在暗色前會呈藍色，放在淺色前卻幾乎消失不見。它雖然不像玻璃那麼透明，卻比玻璃更隱形、更難看見。光穿透玻璃時會微微偏斜，也就是折射。氣凝膠的物質含量極少，因此光穿透時幾乎不會偏折。     同理，氣凝膠的表面幾乎不會反射光線，而且由於密度極低，所以沒有明顯的邊角，實在不算是真正的固體，當然，它確實是固體。氣凝膠內的固體結構和泡沫的結構差不多，只有一點非常不同，就是氣凝膠裏所有的孔洞都連在一起。由於孔洞極多，二氧化硅氣凝膠99.8%是空氣，密度只約略大於空氣的三倍，基本上等於沒有重量。 3.護花使者     二氧化硅氣凝膠放在暗色前會呈藍色，它的成分和玻璃一樣，照理不該有任何顏色。科學家多年來一直百思不得其解，後來終於找到答案。這答案也沒有讓人失望，同樣很怪。     太陽光穿透地球大氣層時會擊中許多分子（主要爲氧和氮），並且像彈珠一樣從這些分子身上反彈，這個現象稱爲散射。     也就是說，晴天時往天空看，陽光會在大氣層裏反彈多次才進入我們的眼睛。如果陽光散射均勻，天空看起來就會是白色的，可現實並非如此。因爲短波長的光比長波長的光更容易散射，使得天空中藍光比紅光和黃光反彈更多，所以當我們仰望天際，見到的不是白色天空，而是藍天。     這個現象稱爲瑞利散射。這個散射的量非常小，必須聚積大量氣體纔看得見。因此在天空中可以看見這個現象，而只靠房間裏的空氣則不行。換句話說，一小塊天空不會呈現藍色，整個大氣層纔會。不過，當少量空氣被透明物質封住，而這個物質又有數以百億計的微小表面，那麼透明物質內部的瑞利散射量，就足以改變入射光的顏色。二氧化硅氣凝膠的結構正是如此，所以纔會呈藍色。手裏拿着一塊氣凝膠，其實就等於握着一大片天空。     氣凝膠泡綿還有其他有趣的性質，其中最神奇的就是隔熱，也就是它能阻絕熱的傳導。氣凝膠的隔熱效果非常驚人，就算底下放一盞煤氣燈，上頭放一朵花，幾分鐘後花朵依然芬芳如故。 4.捕捉流星     若你在晴朗的晚上仰望夜空，偶爾會見到流星一閃劃過天際。人類很早就知道流星是因高速穿越地球大氣層而受熱爍亮的隕石。這些隕石主要來自彗星、小行星和太陽系45億年前形成時所殘留的太空塵。但這些星塵通過地球大氣層時都經過了高溫燃燒，要是有東西能在外太空採集到這些物質，那不是更好？     當然有，這東西就是氣凝膠。氣凝膠捕捉太空塵的力學原理其實跟特技演員跳樓一樣。演員墜落在堆成小山的紙箱上，每個紙箱被壓垮時都吸收掉了部分衝力，因此紙箱越多越好。同理，氣凝膠裏的每個“泡泡”遭太空塵粒子撞擊時，都會吸收掉一點點能量，但由於每立方厘米內都有數十億個泡泡，因此氣凝膠足以完好無缺地攔阻住太空塵。     依據氣凝膠的特性，美國國家航空航天局規劃了一整套太空任務，讓宇宙飛船在太空中輕柔地採集太空塵。     面對一顆早在地球誕生之前就已經存在的彗星，氣凝膠完成了其他材料都無法達成的任務：把彗星拋出的塵埃樣本原封不動地帶回地球。     取回膠囊後，航空航天局的科學家花了許多年找出氣凝膠內的塵埃，直至現在仍在進行中。他們尋找的微粒，肉眼看不到，必須靠顯微鏡幫忙，因此才需要這麼多年。     由於工程太過龐大，因此航空航天局甚至開放民衆協助。“在家找星塵”計劃訓練民衆擔任志願者，使用自家計算機觀察數千張氣凝膠樣本顯微影像，尋找太空塵的跡象。 5.握在手中的藍天     如今有太多材料都能量產，連從前備受崇敬的金和銀也不例外。但我仍舊期望人們能單純因爲某個材料的美和意義而欣賞它。     大多數人一輩子都沒機會見到氣凝膠，但摸過它的人永遠也忘不了。那是非常獨特的體驗。你把它放在手裏不會感覺到任何重量，它的邊緣非常不明顯，幾乎分不清哪裏是它的邊角、哪裏是空氣。加上那幻影般的藍色，讓人真有抓着一塊天空的錯覺。     氣凝膠似乎有種魔力，讓人說什麼也想讓它待在你的生活裏。它就像派對上的神祕賓客，即使你不知道該跟它說些什麼，也想待在它身邊。     氣凝膠的誕生純粹出於人的好奇、天才與奇想。在這個強調創意並獎勵創造的時代，還用金、銀、銅製作獎牌實在奇怪。     若要用一種材料來代表人類能仰望天空並思考自身存在，能把岩石遍佈的星球化爲富饒神奇之地，能探索浩瀚的太陽系卻又不忘自身的柔弱與渺小，如果有一種材料好比藍天，那就是氣凝膠。 （以上內容來自《迷人的材料》，文章受篇幅限制有部分刪改）

特別有趣的一本書，以我們生活中最常見的物品開始引申出各種材料的發現和創造，那些我們並不在意的覺得稀鬆平常理所應當存在在我們周圍的人造物，原來蘊涵了那麼多的物理化學知識，這種貼合生活進行科普的書籍真的是大愛，避免了枯燥乏味，也讓我變成了神經質，能想象到在晚飯的餐桌上一家子人齊刷刷的用怪異的眼光看正在舉起一隻盛滿了米飯的瓷碗進行旋轉式觀摩中的我的樣子嗎？

在這本書裏，我能get到英式幽默的點了，我居然與作者同頻共振了。 誰能想到小時候看勺子正反面那種哈哈鏡效果產生的疑惑，還有被刀片劃手指後鑽心疼痛但卻驚異這薄如蟬翼的小東西竟能產生如此大威力的體驗居然與作者的經歷相似度極高？！想到兒時追在長輩背後不停問“爲什麼”然後他們不堪其擾買了一套《十萬個爲什麼》丟給我的畫面，不禁笑出聲來，原來我也不是怪小孩，你看遙遠的歐洲不也有一位叔是這樣的嘛？後來人生軌跡走向了兩極——叔成了科學家，我成了職場牛馬。哈哈，這豈不是另一種“中式幽默”？ 作爲一本輕科普讀物，我給滿分（包括翻譯，更是大加分）！一張日常生活照用在了十個主題中，在書的整體框架上可見巧思，又與大主題“材料源於生活，科學源於日常”緊密契合，可謂用心良苦。此外，作者馬克以自身經歷生活日常出發，把高懸山頂的科學概念拉到山腳，用更通俗更生動的語言表達，把艱深的理論知識融入生活實例進行解讀，大大降低了門檻，讓大衆更易理解接受。我認爲這其實就是做一切科普的實質——專業的人讓科學在大衆生活中普及。這本書完全可以當作學生及愛好者的探索手冊，先把興趣激發出來，再把基本概念講解清楚，若是對其他深層內容有意，可以再進階攻讀。先有地基再有梁，先基礎再突破，這纔對嘛！ 真是一本優秀的材料學科普讀物，基礎但不敷衍。國內我讀過一本類似的植物學科普《植物的“智慧”》（馬煒梁教授著），說起來觀感與這本《迷人的材料》很相似呢！都是這樣在日常生活中娓娓道來科學理論。科普能夠放下身段走進千家萬戶、在內心播下“探索的種子”——纔是真正實踐了“科普”。