迷人的材料

有没有看过《石纪元》的友友呀☺️ 这本书我是带着和动漫一样的心情看完的。如果哪天人类历史倒回三千年，我们还能凭着不熄的探索心和执拗把这些材料一样找齐吗？ 哪怕是一颗小小的螺丝钉，也是通过熔炼，开模，浇筑，配比一系列的工序完成的。我们生活中处处体现着科学，无处不在享受新材料的便利。 一点点积累，一步一个脚印地构建整个人类文明，真是一件了不起的事情。

《迷人的材料》 🌸作者：马克.米奥多尼克Mark Miodownik 伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士，曾入选《泰晤士报》“英国百大影响力科学家”。 他乐于为大众讲解材料科学，且广受欢迎，曾担任多部纪录片的主持人，包括英国广播公司BBC第二台制作的《发明的天才》。 2010年，他获邀在科普界最负盛名的英国皇家科学院圣诞讲座进行演讲。 他也是伦敦大学学院制成研究中心主任，这个中心有一座材料馆，收藏了地球上最神奇的一些物质，并和多所博物馆共同推出互动节目，合作伙伴包括泰特现代美术馆( Tate Modern) ，黑沃德画廊(Hayward Galley )和威康收藏馆( WellcomeCollection)等。) 🌸序章：走进神奇的材料世界 🍀一刀引发的机缘🍀 我被剃须刀片划了一刀之后，我开始对生活中的材料产生兴趣，我在想，生活中有那么多的材料为我们做了那么多的事情，为什么我们几乎不曾提到，这些材料与我们如此的亲密，我们却没有办法知晓它们如此万能的诀窍。 为什么剃刀用来切割，回形针却能随意弯折?为什么金属会发亮玻璃却是透明的？为什么大多数人讨厌混凝土而喜欢钻石?为什么巧克力那么好吃?为什么有些材料的外观是那个样子，却有那样子的性质？ 🍀材料构筑了我们的世界🍀 如果我们的生活中拿掉混凝土、玻璃、织物、金属和其余材料，我们就只能光溜溜的飘在空中发抖，我们或许自认为文明，但文明绝大多数得归功于丰饶的物质，少了物质材料，我们可能很快就得和其他动物一样，为了生存而搏斗。因此，从这个角度看，是衣服、住宅、城市和各式各样的东西，让我们成为人，而我们用习俗和语言让他们具有生命。所以，材料世界不仅是人类科技与文化的展现，而且是人类的一部分，我们发明材料制造材料，而材料让我们成为我们。 🍀文明时代就是材料时代🍀 人类构建了物质世界，从我们对文明发展阶段的划分（石器时代、青铜时代和铁器时代），我们就可以看出材料对我们而言有多么的重要，人类社会的每一个新时代都是有一种新材料而促成。如：钢，是维多利亚时代的关键原料，让工程师得以充分实现梦想，做出吊桥铁路蒸汽机和邮轮；20世纪常被歌颂为硅时代，是因为材料科学的突破带来了硅芯片和信息革命；现代社会生物医用材料这块领域正迅速成为材料科学的处女地，不断有新材料出现，开启了名为仿生学的全新世界，让人体得以借助植入物而重建，这些植入物都经过设计，可以聪明地融入肌肉和血液的运作，他们誓言要彻底改变人类和自我的关系，因此对未来社会有着深远的影响，也会促使我们思考自己生时和死后的物质性。 🍀看不见的微观世界影响大🍀 由于万物都由原子组成，因此我们无法不谈原子的运作原理，也就是人称量子力学的理论，这表示我们一旦进入微观原子世界，就必须完全舍弃尝试，开始谈论波函数和电子态，越来越多材料从这个微观尺度被创造出来，而且这些材料看起来几乎无所不能，运用量子力学设计而成的硅芯片已经催生了信息时代，而以同样方式设计的太阳能电池很有潜力，只靠阳光就能解决能源问题，不过革命尚未成功，我们还在使用石油和煤炭，为什么？因为在发电领域还有一个明日之星—石墨烯。 简而言之，材料科学的基本概念就是看不见的微观世界若有变化，那么在人的尺度之中，物质行为也会跟着改变。 金属由晶体组成，晶体内则是驳杂的线条，称为“位错”。位错是金属晶体内部的瑕疵，表示原子偏离了原本完美的构造，是不该存在的原子断裂。位错听起来很糟，其实大有用处。金属的可塑性来自位错在晶体内的移动。 纯氧化铝晶体是透明的，但只要其中含有铁原子就会变成蓝色，也就成为俗称的蓝宝石。同理，纯氧化铝晶体包含了铬原子也会变色，成为红宝石。 钻石、石墨都是碳原子构成，钻石的四个电子跟一个外来电子键结，排列成立体结构，不导电、无与伦比的折射率、透明；而石墨键结而成六角薄层，导电、熔点高，有金属光泽；还有智利南洋杉石化后形成的黑玉；在石墨六角形基础改成立体构造的是六方晶系陨石钻石….碳的世界真的很大 石墨纺成纤维织成布就是碳纤维 蜡烛的烛焰里的碳原子自行集结成富勒烯 单层的石墨叫石墨烯，相当神奇 1、世上最薄、最强韧、最坚硬的物质 2、导热速度比目前已知的都快 3、更载电、导电更快、电阻更小 4、允许克莱因遂穿效应 5、是二维材料，厚度只有一个原子

《迷人的材料》从材料科学家的专业角度出发，讲述了日常生活常见材料背后的奥秘。 作者对钢材、纸制品、混凝土等多种材料进行详细剖析，不仅阐述了它们的制造工艺与历史演变，也揭示了这些材料在科技、文化和医学等诸多领域的广泛应用与深远影响。 书中丰富的照片与手绘图搭配富有感染力的文字，使阅读过程充满趣味性与沉浸感。 《迷人的材料》不仅是一本介绍材料科学知识的科普读物，更是一本引导读者重新审视人与材料关系的启迪之书。它促使我们在日常生活中关注材料，思考其背后的科学与文化内涵，为我们理解世界提供了一个全新的维度。

2022年：NO:22马克米奥多尼克《迷人的材料》 一个钢腿的玻璃茶几上，摆着巧克力和一杯咖啡，茶几的周围摆放着塑料花盆生长的植物，作者戴着眼镜，脚穿运动鞋，翘着那个曾经骨折过的二郎腿，悠闲的在看一本纸质的书籍，远处正在盖的摩天大楼是他的背景....一张照片一本书，独特的角度，幽默的语句，把冰冷的十种主要材料写得脉脉含情。钢腿的茶几引申出来钢材和玻璃的历史，书籍写出来纸的制作，摩天大楼对混凝土详细介绍，吃喝的过程对巧克力的制作和装咖啡的陶瓷娓娓道来，，花盆写了塑料，运动鞋和眼镜道出了发泡材料和碳材料，当然身体的植入物对未来的材料科学进行了展望。屋顶上的照片，你会开始看到不一样的东西…… 书中时时展现出有趣的观点。比如对中国在材料发明方面的调侃：中国人的材料技术发展领先了西方世界足足一千年。他们在纸、木材、陶瓷和金属的发展上都是专家，却独独忽略了玻璃。由于缺乏玻璃技术，东方就算工艺发达，也未能发明望远镜进一步发生科学革命。但清楚的是，没有望远镜就不可能看见木星的卫星，也不可能看见冥王星并做出关键的天文测量，奠定我们现在对宇宙的理解。同理，没有显微镜就不可能看见细菌之类的微生物，也不可能有系统地研究微观世界，发展出医疗和各种工程技术。比如：瓷器充分显现出中国在工艺技术上超出其他文明甚多。用上等瓷器招待客人品尝上等中国茶，立刻让你身价不凡。中国引领风骚五百年。 书中时时体现出的温度。比如：对许多人来说，巧克力真的比性爱还棒。制作巧克力所需的技术之复杂与高明，绝对不下于钢铁和混凝土。人类凭着惊人的天才，把这个平淡无奇、味道令人作呕的热带果实，变成冰冷、坚硬而易碎的固体，就为了让它达成一件事：熔于口中，用温暖、芬芳、苦中带甜的滋味填满我们的口腔，活化大脑的快乐中枢。科学对它的理解再多，还是无法用言语或方程式表露其万一。我觉得巧克力就像一首诗，跟十四行诗一样复杂与美好。比如：真正的永续材料非陶瓷莫属。但我宁可相信天天用它喝茶是一种致敬，敬我父母亲彼此相爱，而这正是这只瓷杯存在的意义。 同时还忘不了幽默：比如：至于硅胶嘛……硅胶开创了整形外科，让人得以把想象变为现实。石墨烯也许比钻石更有用处，但它不会熠熠生辉，它薄得几乎看不见，而且只有二维平面，这些都不是世人眼中真爱的特质。因此，我认为除非哪天营销公司看上石墨烯，否则立方晶体结构的碳（钻石）依然会是女人最好的朋友。 万物都由原子构成，微观下的物质世界如此复杂和巨大，我们只探索了其中一小部分。 我们周遭的材料虽然看起来只是五颜六色的东西，其实远非如此。这些材料都是人类需求与欲望的细致展现。

2025.02.28 是本不错的科普书，通过一些物质介绍了各种材料，从钢到铁元素，从纸到纤维素，从混凝土到碳酸钙、碳酸盐等等。 这书最让我印象深刻的是玻璃透光原因的讲解。作者先说明物质都由原子组成，而原子除了体积不大的原子核和电子外大部分都是空的，然后引出了这段话:原子内部（应该说所有物质内部）几乎都是空的。换句话说，原子应该有许多空隙能让光穿透，不会撞到电子或原子核，而事实也是如此。因此，真正的问题其实不是“玻璃为什么是透明的”，而是“为何不是所有物质都是透明的”。 瞬间让我觉得真是好问题啊！实际上根源是电子会吸收光的能量实现能级跃迁，而玻璃里的量子排列方式很特别，使得移动到空位的能量高于可见光，因此光无法被电子吸收，直接穿过了原子。看后感叹，原来如此！ 总之还是读得挺愉快的。

7.8/10 “如果把地球46亿年的历史压缩成一天（24小时），那么人类（智人）大约在最后2分钟才出现，而有文字记载的人类文明，仅仅发生在最后的几秒钟内。在这几秒里，我们经历了农业革命、工业革命、信息革命……” 从塑料、玻璃、钢筋混凝土乃至巧克力，我们在日常生活中习以为常的各种材料，都是近百年来诞生的物质~那么他们到底是怎么衍生出来的呢，我们的生活又是怎样被这些材料影响的？答案就在里边儿！ 作者的语言有点小俏皮，翻译也十分不错，如果你对材料有一点点兴趣的话，不妨读一两段解解闷。 附上一则书中提到的#有趣的小历史# 钻石一开始与求婚无关，后来呀一家垄断钻石开采的公司就发愁了，怎么将钻石高价售卖出去呢？管理者一拍脑袋，想出了“Diamonds are forever.”这句广告语，四处营销钻石与浪漫爱情的联系，打造了史上最成功的营销案例（众所周知，苯基乙胺分泌过旺的人的钱是最好骗的），直到现在人们依然坚信“Diamonds are forever.”所以开卷还是有益的，至少没钱买钻石的时候就有光明正大的理由了——我只是没有掉进资本主义设置的消费陷阱！

引用书友对此书的一句感悟↙ 任何炭都有成为钻石的可能，任何人都有成为马云的可能☺️ 这本科普书详解钢、纸、混凝土、巧克力、发泡材料、塑料、玻璃、再生材料——植入物、陶瓷、碳材料十种材质。仅知晓化学成分无法吃透材料特性，碳材料可成炭亦可成钻石，植入物以钛为主，能和人体骨骼共生，结构与工艺才决定材料真正价值。 钢——强度高，是基建与器物常用材料。 纸——由植物纤维制成，是信息传播的载体。 混凝土——坚固稳定，为建筑主体核心用料。 巧克力——依托特殊配方与工艺形成独特口感。 发泡材料——质地轻盈、缓冲性好。 塑料——品类繁多，用途十分广泛。 玻璃——通透耐磨，应用随处可见。 再生材料——节能环保，践行可持续理念。 陶瓷——耐高温、性质稳定。 植入物——生物相容性优异，可与人体骨骼共生。 碳材料——最具代表性，同一种元素，既能做成普通炭，也能淬炼为钻石。可见化学成分只是基础，结构、工艺与配比，才真正决定材料的性能与用途。

认真科普 | 做雪糕的胶到底能不能防弹？ 哎 别说，还真有这种可能。     一般来说，在冰淇淋、雪糕中加入适量的可食用胶（食用明胶、卡拉胶等）可以降低它们的融化速度。聪明的科学家通过改变胶体的结构，创造出具有不同功能的胶体。 有一种胶体，它是世界上最轻的固体，既能在地球上做“护花使者”，让脆弱的花朵火烧不坏，还能上外太空捕捉流星，在几厘米的距离内就可以把时速1.8万公里的星尘减速为0。     和未读君一起来了解一下这种“迷人的材料”吧。 1.吃起来真Q弹     果冻是什么？     果冻不是液体，但也不算固体，果冻是困在固体里的液体，但这个固体监狱的铁栅是细到看不见的网格。     食用胶的网格由长串的明胶分子组成，主要成分为胶原蛋白。绝大多数的结缔组织都由胶原蛋白构成，像是肌腱、皮肤和软骨。明胶分子入水后会先分解再连成网状，把液体锁住让它无法流动。     因此，果冻基本上就像灌了水的气球，只不过它并非靠外层的薄膜把水困住，而是从里面让水不能流动。     果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的。水会润湿其他物体，形成水滴和附着在其他东西上，都是表面张力的作用。果冻网格内的表面张力强度刚好，既让水无法挣脱，又可以晃动，所以果冻才会那么柔软又有弹性，有那么奇特的口感。     果冻几乎百分之百是水，熔点为35℃，因此一放入口中，明胶网格就会瓦解，让水迸射而出。果冻是困在固体网格内的液体。     实验显示果冻内的液体是连成一体的，而非分成小块，而且可以替换成其他液体。这表示果冻内的固体结构可能和液体是互相独立的。所有类似胶体的物质都有这个特性，从非常接近固体的物质到非常接近液体的物质都是如此，发胶、鸡高汤和凝固中的水泥（网格由硅酸钙原纤维组成）无一例外。 2.全世界最轻的蛋白霜     胶体内的液体可用气体代换，借由气体的压力支撑住固体结构，使它不至于崩塌。     胶体的固体结构非常轻盈、脆弱，大部分由空气组成，其实它就是泡沫。     若胶体不是由明胶构成的，而是更坚固的物质，固体结构或许就会更强韧。以玻璃的主要成分——二氧化硅为固体结构的胶体，在去除胶体中的液体后，就成为了世界上最轻的固体——二氧化硅气凝胶。     除此之外还有氧化铝、酒石酸镍、氧化锡、明胶、琼脂、三氧化钨、硝化纤维、纤维素和卵白蛋白的气凝胶，而且这个名单似乎还能无限制扩展下去，没有做不到的理由。     因此，有的人是用蛋白制作蓬松的煎蛋卷和烤蛋糕，有的科学家则是另起炉灶，用高压釜制作蛋白气凝胶，做出全世界最轻的蛋白霜。     二氧化硅气凝胶的外表非常诡异，放在暗色前会呈蓝色，放在浅色前却几乎消失不见。它虽然不像玻璃那么透明，却比玻璃更隐形、更难看见。光穿透玻璃时会微微偏斜，也就是折射。气凝胶的物质含量极少，因此光穿透时几乎不会偏折。     同理，气凝胶的表面几乎不会反射光线，而且由于密度极低，所以没有明显的边角，实在不算是真正的固体，当然，它确实是固体。气凝胶内的固体结构和泡沫的结构差不多，只有一点非常不同，就是气凝胶里所有的孔洞都连在一起。由于孔洞极多，二氧化硅气凝胶99.8%是空气，密度只约略大于空气的三倍，基本上等于没有重量。 3.护花使者     二氧化硅气凝胶放在暗色前会呈蓝色，它的成分和玻璃一样，照理不该有任何颜色。科学家多年来一直百思不得其解，后来终于找到答案。这答案也没有让人失望，同样很怪。     太阳光穿透地球大气层时会击中许多分子（主要为氧和氮），并且像弹珠一样从这些分子身上反弹，这个现象称为散射。     也就是说，晴天时往天空看，阳光会在大气层里反弹多次才进入我们的眼睛。如果阳光散射均匀，天空看起来就会是白色的，可现实并非如此。因为短波长的光比长波长的光更容易散射，使得天空中蓝光比红光和黄光反弹更多，所以当我们仰望天际，见到的不是白色天空，而是蓝天。     这个现象称为瑞利散射。这个散射的量非常小，必须聚积大量气体才看得见。因此在天空中可以看见这个现象，而只靠房间里的空气则不行。换句话说，一小块天空不会呈现蓝色，整个大气层才会。不过，当少量空气被透明物质封住，而这个物质又有数以百亿计的微小表面，那么透明物质内部的瑞利散射量，就足以改变入射光的颜色。二氧化硅气凝胶的结构正是如此，所以才会呈蓝色。手里拿着一块气凝胶，其实就等于握着一大片天空。     气凝胶泡绵还有其他有趣的性质，其中最神奇的就是隔热，也就是它能阻绝热的传导。气凝胶的隔热效果非常惊人，就算底下放一盏煤气灯，上头放一朵花，几分钟后花朵依然芬芳如故。 4.捕捉流星     若你在晴朗的晚上仰望夜空，偶尔会见到流星一闪划过天际。人类很早就知道流星是因高速穿越地球大气层而受热烁亮的陨石。这些陨石主要来自彗星、小行星和太阳系45亿年前形成时所残留的太空尘。但这些星尘通过地球大气层时都经过了高温燃烧，要是有东西能在外太空采集到这些物质，那不是更好？     当然有，这东西就是气凝胶。气凝胶捕捉太空尘的力学原理其实跟特技演员跳楼一样。演员坠落在堆成小山的纸箱上，每个纸箱被压垮时都吸收掉了部分冲力，因此纸箱越多越好。同理，气凝胶里的每个“泡泡”遭太空尘粒子撞击时，都会吸收掉一点点能量，但由于每立方厘米内都有数十亿个泡泡，因此气凝胶足以完好无缺地拦阻住太空尘。     依据气凝胶的特性，美国国家航空航天局规划了一整套太空任务，让宇宙飞船在太空中轻柔地采集太空尘。     面对一颗早在地球诞生之前就已经存在的彗星，气凝胶完成了其他材料都无法达成的任务：把彗星抛出的尘埃样本原封不动地带回地球。     取回胶囊后，航空航天局的科学家花了许多年找出气凝胶内的尘埃，直至现在仍在进行中。他们寻找的微粒，肉眼看不到，必须靠显微镜帮忙，因此才需要这么多年。     由于工程太过庞大，因此航空航天局甚至开放民众协助。“在家找星尘”计划训练民众担任志愿者，使用自家计算机观察数千张气凝胶样本显微影像，寻找太空尘的迹象。 5.握在手中的蓝天     如今有太多材料都能量产，连从前备受崇敬的金和银也不例外。但我仍旧期望人们能单纯因为某个材料的美和意义而欣赏它。     大多数人一辈子都没机会见到气凝胶，但摸过它的人永远也忘不了。那是非常独特的体验。你把它放在手里不会感觉到任何重量，它的边缘非常不明显，几乎分不清哪里是它的边角、哪里是空气。加上那幻影般的蓝色，让人真有抓着一块天空的错觉。     气凝胶似乎有种魔力，让人说什么也想让它待在你的生活里。它就像派对上的神秘宾客，即使你不知道该跟它说些什么，也想待在它身边。     气凝胶的诞生纯粹出于人的好奇、天才与奇想。在这个强调创意并奖励创造的时代，还用金、银、铜制作奖牌实在奇怪。     若要用一种材料来代表人类能仰望天空并思考自身存在，能把岩石遍布的星球化为富饶神奇之地，能探索浩瀚的太阳系却又不忘自身的柔弱与渺小，如果有一种材料好比蓝天，那就是气凝胶。 （以上内容来自《迷人的材料》，文章受篇幅限制有部分删改）

特别有趣的一本书，以我们生活中最常见的物品开始引申出各种材料的发现和创造，那些我们并不在意的觉得稀松平常理所应当存在在我们周围的人造物，原来蕴涵了那么多的物理化学知识，这种贴合生活进行科普的书籍真的是大爱，避免了枯燥乏味，也让我变成了神经质，能想象到在晚饭的餐桌上一家子人齐刷刷的用怪异的眼光看正在举起一只盛满了米饭的瓷碗进行旋转式观摩中的我的样子吗？

在这本书里，我能get到英式幽默的点了，我居然与作者同频共振了。 谁能想到小时候看勺子正反面那种哈哈镜效果产生的疑惑，还有被刀片划手指后钻心疼痛但却惊异这薄如蝉翼的小东西竟能产生如此大威力的体验居然与作者的经历相似度极高？！想到儿时追在长辈背后不停问“为什么”然后他们不堪其扰买了一套《十万个为什么》丢给我的画面，不禁笑出声来，原来我也不是怪小孩，你看遥远的欧洲不也有一位叔是这样的嘛？后来人生轨迹走向了两极——叔成了科学家，我成了职场牛马。哈哈，这岂不是另一种“中式幽默”？ 作为一本轻科普读物，我给满分（包括翻译，更是大加分）！一张日常生活照用在了十个主题中，在书的整体框架上可见巧思，又与大主题“材料源于生活，科学源于日常”紧密契合，可谓用心良苦。此外，作者马克以自身经历生活日常出发，把高悬山顶的科学概念拉到山脚，用更通俗更生动的语言表达，把艰深的理论知识融入生活实例进行解读，大大降低了门槛，让大众更易理解接受。我认为这其实就是做一切科普的实质——专业的人让科学在大众生活中普及。这本书完全可以当作学生及爱好者的探索手册，先把兴趣激发出来，再把基本概念讲解清楚，若是对其他深层内容有意，可以再进阶攻读。先有地基再有梁，先基础再突破，这才对嘛！ 真是一本优秀的材料学科普读物，基础但不敷衍。国内我读过一本类似的植物学科普《植物的“智慧”》（马炜梁教授著），说起来观感与这本《迷人的材料》很相似呢！都是这样在日常生活中娓娓道来科学理论。科普能够放下身段走进千家万户、在内心播下“探索的种子”——才是真正实践了“科普”。