【儀器網 材料化工】前幾天，英國每日郵報報道了美國的一項黑科技——可以瞬間分解的新材料。這種材料是美國國防部出于軍事需求，與美國化學學會聯(lián)合研發(fā)的。其特殊之處在于當溫度超過一定限度，組成材料的聚合物的化學鍵就會快速斷裂，從而使材料瞬間分解。而啟動分解過程的開關是一種特別的光敏催化劑。這意味著當陽光照射到這種新材料上時，它就會像雪融化一樣消失得無影無蹤，甚至比雪還要徹底。
美國國防部計劃將其運用于軍事裝備的秘密運送以及其它隱秘的軍事行動。夜晚攜帶這種材料制作的工具進行軍事活動，當白天太陽升后工具就會自動消失，省卻了后續(xù)的處理過程，可以大大降低被敵人發(fā)現(xiàn)的風險。盡管這種材料是為了軍事目的開發(fā)的，但后卻可能在民用領域發(fā)光發(fā)熱。就像墨鏡初是為了保護飛行員的眼睛不受強烈陽光傷害，而現(xiàn)在已經成為日常用品一樣，許多常見的民用科技都是由軍事技術轉化而來。雖然新材料將在生活中得到怎樣的應用還未可知，但我們依然可以期待它會帶來什么驚喜。
現(xiàn)階段，新材料已經成為各國科技發(fā)展的優(yōu)先領域。新材料的出現(xiàn)將帶動相關的技術與產業(yè)巨大的革新，例如去年中科院物理研究所和日本東大科學家組成的團隊發(fā)現(xiàn)新型拓撲超導體材料，有希望將量子計算機的發(fā)展帶入新階段；英國布里斯托爾大學和劍橋大學開發(fā)出的晶體半導體結構將促進光電產業(yè)的發(fā)展。
然而新材料的開發(fā)是一項長期并且投資巨大的工程。以合金研發(fā)為例，首先需要了解金屬的相圖、熱力學數(shù)據(jù)等相關信息。接著根據(jù)這些信息設計合金方案：熔煉所需金屬的種類、各種金屬的比例、熔煉時的溫度氣氛等環(huán)境條件等。然后在實驗室中制作樣品，再進行性能測試。然而樣品的參數(shù)不一定符合預期，這是就需要重新設計熔煉方案，調整成分和制造方式，再進行測試。這一過程可能需要反復多次。而樣品成功到進入大規(guī)模實用階段之后還需要大量長期的測試。
在新材料的研發(fā)過程中，儀器是必不可少的一環(huán)。在材料結構的分析方面，X射線衍射儀、高分辨透射電子顯微鏡都可以起到重要作用。而材料表面的細微形貌分析則要依靠場發(fā)射掃描電子顯微鏡、電子探針顯微分析儀等儀器設備。新材料的測試過程是涉及儀器種類多的一個環(huán)節(jié)，
試驗機、各類
環(huán)境試驗箱、
硬度計、表面粗糙測試儀等測試儀器都將得到應用。
而在如今的“大數(shù)據(jù)”時代，數(shù)據(jù)與人工智能也開始參與到新材料的研發(fā)過程中。美國在這一方面走在世界前列。早在2011年，美國科學技術委員會就著手于“材料基因組計劃”，建立數(shù)據(jù)龐大的材料基因庫，并開發(fā)出大量建模仿真工具。通過數(shù)據(jù)模擬，研究人員可以減少開發(fā)過程中的試錯過程，縮短開發(fā)時間。2013年，美空軍研究實驗室研發(fā)出可以自主進行材料試驗的機器，通過人工智能算法極大地提高了新材料研發(fā)效率。我國也在這一領域開始了自己的探索。
美國可以瞬間分解的新材料只是新材料研發(fā)領域中小小的漣漪，信息材料、新能源材料與環(huán)保材料才是關系人類發(fā)展的關鍵項目。隨著人工智能與大數(shù)據(jù)在新材料開發(fā)中的進一步應用，也許不久之后我們就能見證新材料給人類社會帶來的顛覆性改變。
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