◎ 王宁寰

　　材料有多重要？俗话说得好，“巧妇难为无米之炊”，没有半导体材料，就不可能有目前的计算机技术；没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的宇航工业；没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤维通信……人类已经走过了石器时代、青铜器时代、铁器时代，与之对应的，则是人类文明的三代阶段：游牧文明、农耕文明和工业文明。材料的重要性可见一斑。新材料被认为是21世纪的三大支柱性产业之一，谁掌握了最先进的材料，谁就能在高新技术及其产业的发展上占有主动权。新材料产业已经影响到国民经济、社会生活的方方面面。

　　纳米，一个今天人们耳熟能详的词语。纳米，就像米、厘米、毫米一样，是个长度单位。纳米究竟有多小？1纳米是1米的十亿分之一，相当于一根头发丝的八万分之一。如今，纳米材料已走出实验室，渗透到我们的衣食住行中——用在纺织产品上，可以制作防水面料、自洁面料以及抗菌织物，在化纤布料中加入少量的金属纳米微粒材料就可以摆脱因摩擦而产生的静电；用在食品包装上，可以有效增加包装材料的抗菌性能与密封效果；用在高层建筑的外墙，能有效减少对尘土的吸附，通过雨水冲刷就可以完成建筑的清洁。在喷气式飞机引擎的表面涂上一层纳米材料，可以节省燃油消耗，从欧洲到美国单趟航班可节省燃油150吨左右。

　　石墨烯“出道”虽短，但其高强度、高导电性、极轻薄等优势，使产业界迅速嗅到了其在电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域的应用潜力。科学家称石墨烯是“目前已知的世界上最薄的材料，也是有史以来见过的最结实的材料”。它的厚度只等于一个原子的直径，但它比钻石还硬，传输电流的速度比电脑芯片里的硅材料快100倍。石墨烯虽然很结实，但是柔韧性跟塑料包装一样好，可以随意弯曲、折叠。石墨烯的应用范围很广, 从柔性电子产品到智能服装, 从可折叠显示器到有机太阳能电池,都可以石墨烯为原料。美国科研人员在2013年上半年研发出一种以石墨烯为基础材料的“超级电容器”，其充电速率远高于普通电池，一部iPhone手机充满电仅需5秒钟。而用石墨烯制备的锂离子电池，在增加电极储能的同时，可以提高锂电池的充放电效率和稳定性。石墨烯在食品加工等生物领域也有用武之地，科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，人们可以利用这一特点做绷带、食品包装物等。

　　说到新材料，不得不说说我国自主研发的“高性能碳/碳复合材料”。飞机降落时，刹车片要承受巨大的摩擦力和上千度的高温，因此，对于制造刹车片的材料要求极高。国际上使用的航空刹车片有“金属盘”和“碳/碳盘”两种, 后者用“高性能碳/碳复合材料”制作，具有重量轻、性能好、耐高温、寿命长等特点，其使用寿命是传统金属材料的4倍，重量却是金属材料的1/4，人称“黑色的金子”。之前，这些技术只有美、英、法等少数几个国家拥有，我国每年为此进口要花费数十亿元的外汇。中国工程院的课题组经过20年的奋斗，研制出“高性能碳/碳航空制动材料”的制备技术，使我国成为继美、英、法之后，第四个掌握这项技术的国家。而且，较之同类产品，中国研制生产的碳/碳刹车片抗弯强度、抗压强度等性能均提高30%，耐磨性提高10%以上，全面调节和改善了材料的整体性能，使之能在3000℃的高温环境中使用，飞机只需滑行75米就能刹住, 而国外的则需滑行100多米。中国飞机从此可以“自主”落地了。

　　如今，新材料已经成为各国致力发展的重要领域，大多数国家制定了相关产业发展计划。如美国的21世纪国家纳米纲要、日本的纳米材料计划、德国的21世纪新材料计划、欧盟的纳米计划等。一部人类发展史，也是一部研发和使用新材料的历史，未来将会有更多的新材料来改变我们的生活。