打造未來“超能俠”

隨著《新神奇四俠》電影在全球各地上映熱播，影片中四位男女主角令人咋舌的超能力再次成為科幻愛好者熱議的話題。洛克希德·馬丁公司科學家們聚焦研究如何通過科技創(chuàng)新，在現(xiàn)實生活中復制這些超能力。

在現(xiàn)實生活中，人們不會像電影劇情那樣遭遇宇宙射線輻射而發(fā)生變異，也不會在嚴酷的宇宙空間中穿越變形。美國洛克希德·馬丁公司認為，普通人要具備超能力，只能借助高科技材料。

科學家為我們描繪了一幅這樣的藍圖：自修復式彈性聚合物可以令人像神奇先生一樣，任意延伸、扭曲，變幻形狀；反光材料可以讓人像隱形女一樣，擁有隱身的能力；硬度是鋼100倍的碳納米管，可以讓人像石頭人一般力大無窮；耐高溫材料可以保護人在霹靂火的火焰下毫發(fā)無損。

神奇先生：伸縮技術(shù)

在材料設計上，伸縮性指的是可自修復、或可重構(gòu)的能力。在沒有人類干涉的情況下，自修復材料可通過重組化學鍵或使用病毒，實現(xiàn)損傷部位的自修復。事實上，這類材料目前已被應用于諸如自愈合混凝土等領域，未來或?qū)⒈粦糜诤＼娕炛簧系姆栏苛现小?/p>

可重構(gòu)材料能在不同環(huán)境下改變自身屬性。從微觀尺度上看，通過吸收或放射能量，個體分子鍵可具備可逆的變形能力。聚合材料可以實現(xiàn)宏觀形態(tài)變化，如放置于光或電荷下，聚合物可自動卷縮或伸展。

如今，飛機機翼的形態(tài)是固定的，但是在不同飛行階段中，如滑行、起飛、降落等，理想的機翼形狀應該有所不同。洛克希德·馬丁公司材料專家安娜·保爾森稱，在現(xiàn)實世界中，我們可以設想在飛機或汽車設計中研發(fā)應用可重構(gòu)元素，如果在設計中用到可重構(gòu)材料，飛機就可在飛行中優(yōu)化機翼形狀，提高航空燃油的利用率。

盡管利用高科技材料變身降落傘或蹦床的想法聽上去有些荒誕，不過美國宇航局已受該領域研究的啟發(fā)，探索開發(fā)彈性飛機機翼。

隱形女：隱形技術(shù)

要令物體消失于無形，需要科學家致力于圖案與光線的研究。而隱形材料有著特殊的圖案，且具有傳導與隔絕元件，能管理物體周圍的電磁輻射。但在隱形材料領域，科學家面臨著三大挑戰(zhàn)：改變這些圖案的大小、控制三維光線，以及設計適合多波長的圖案。

保爾森表示，從物理學角度來看，克服這些困難是可行的。目前，他們已經(jīng)模擬出具備這些必要屬性的圖案。如今，研究人員正在研發(fā)新技術(shù)，制造三維納米級圖案，用來控制三維的光線。

顯然，成為一名隱形超級英雄很具誘惑力，未來在我們的日常生活中，隱形技術(shù)將在美學領域大顯身手，如將具備隱形特性的建筑材料應用于電力線，或者紐約帝國大廈頂部的護欄。此外，隱形材料的應用領域還有高速計算機中的光學處理器，以及高能天線中的天線材料。

石頭人：納米技術(shù)

要令人具有超高硬度，需要著眼于分子級的科學原理研究。而納米技術(shù)就是一種納米級的物質(zhì)控制技術(shù)，其分子級介于1到100納米之間，或百萬分之一毫米。利用納米技術(shù)，人們可以改變單個原子和分子，從而改變物質(zhì)的物理、化學、生物以及光學屬性。

碳是納米技術(shù)應用的最佳原材料之一，如石墨烯就是一種由碳原子構(gòu)成的二維碳材料。石墨烯的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，其厚度為一個原子層。碳原子之間結(jié)合緊密，使得石墨烯擁有極其優(yōu)異的力學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性——由石墨烯制成的材料具有難以置信的硬度，且耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。

目前，科學家正致力于研究石墨烯材料，以期將其應用于電子顯示屏和醫(yī)學設備。同時，對在石墨烯片上鉆孔的可能性研究，將使科學家能夠解決一些新問題，如純凈飲用水和電源管理。

納米技術(shù)還帶來了碳納米管的開發(fā)應用。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，體積小，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能——硬度是鋼的100倍，且比人的頭發(fā)纖細10000倍。洛克希德·馬丁公司研究專家米歇爾·梅恩霍德稱，正是這些碳原子之間完美的連接結(jié)構(gòu)，才使得碳納米管硬度超強。現(xiàn)在，碳納米管應用可見于“朱諾”號飛船的建造。

在不久的將來，一旦碳納米管具備了節(jié)能屬性，將可被廣泛應用于長壽命鋰電池、1TB閃存、智能電話的化學傳感器、織入衣服的電子布線，以及高硬度輕質(zhì)復合材料等消費品中。然而，大規(guī)模生產(chǎn)植入碳納米管的材料結(jié)構(gòu)目前存在很多局限性，其中最大的局限性在于大規(guī)模增加碳納米管長度。

此外，碳納米管研發(fā)還處于實驗室階段，研制的所謂“微型碳納米管森林”也僅長幾厘米。保爾森表示，一旦研制成數(shù)米長的碳納米管，他們就能將其應用于超輕汽車的設計中，但由于碳納米管只在單一方向上具有高硬度，所以在汽車設計中需多個方向?qū)⑵浣M合起來，以使汽車擁有良好的抗震性。

目前，科學家正在研究將大量碳納米管絞纏起來，以生產(chǎn)出一種超硬度的輕質(zhì)面料。未來，有了石頭人那樣的套裝后，也許人人都能變成超級大力士。

霹靂火：耐熱技術(shù)

總體上來說，越堅硬有力的材料就具有越高的熔點。應用熱力學原理的高科技材料，因其分子鍵特性可以抵抗超高溫度，而要成為一種保護屏障，這種材料還必須具備弱導熱性。如，一輛車（一個超人）要以超音速速度移動，就需要使用這種超耐材料，需耐得住3000華氏度（約合1648℃）的高溫。

借助這種耐熱材料，我們可以改進太空飛船設計，使其可以進入更遙遠的太空，或探索更熾熱的星體——如太陽表面。洛克希德·馬丁公司熱力學家邁克爾·斯多克表示，探索未知高溫太空世界，在目前來看仍然是一個巨大挑戰(zhàn)，因為這些地方還存在高壓和輻射。不過，他們可以設計研發(fā)高級動力系統(tǒng)，讓飛船在躲避太空中的危險區(qū)域的同時將其帶入恒星上。

此外，霹靂火還擁有控制火的能力，能夠用火包裹住身體并發(fā)動攻擊。對我們普通人而言，耐熱材料可能只會在安全防火領域中一顯身手。未來，耐高溫材料還將被應用于超高效率發(fā)動機中，實現(xiàn)燃油消耗的減半。（來源：新浪科技 責任編輯/和恩馨）