走進材料世界

周洛林

人類文明的發展階段是這樣劃分的：石器時代，青銅時代和鐵器時代，從此可以看出材料對我們而言有多么根本和重要，人類社會沒一個新時代都是因為一種新材料出現而促成的。20世紀常被歌頌為硅時代，這是因為材料科學的突破帶來了硅芯片和信息革命。但這個說法忽略了其他五花八門的嶄新材料，它們同樣改寫了現代人的生活。比如說產品和服裝設計師用塑料徹底改變了我們的住宅和穿著。鋁合金和鎳超合金讓我們制造出噴氣飛機，使得飛行從此變得便宜。

材料雖然遍布我們周遭，卻往往面貌模糊，隱匿在我們生活的背景中，毫不顯眼。絕大多數金屬灰散發光澤，但有多少人能分辨鋁和鋼的差別。塑料更讓人困惑，誰曉得聚乙烯和聚丙烯有什么差別。但是更根本的問題是誰在乎？倫敦大學學院材料科學教授，英國皇家工程學會會士馬克·米奧多尼克說他在乎。他在倫敦大學學院制成研究中心有一座材料館，收藏了地球上最神奇的一些物質，此外，馬克還想告訴眾人為什么材料非常重要，曾擔任多部紀錄片的主持人，此外他寫了一本書《迷人的材料》。

既然材料構成了萬物，馬克說這樣的話他從哪里開始講起都可以，因此，他選了一張他在屋頂喝咖啡的照片作為這本書的起點和靈感來源，從照片中挑了10種材料：鋼、紙、混凝土、巧克力、塑料、玻璃、瓷器、發泡材料、碳材料和植入物，他挖掘了這10種材料當初發明的動機，揭開其背后的材料科學之謎。更重要的是，他會告訴你為何少一物便不能成世界。

你可能會覺得一本講材料分子構成的書得有多枯燥啊，其實不然，而且正好相反，作者的講述非常有趣，比如他說在石器時代，金屬非常罕見，地殼上只有銅和金是自然存在的，其他的都得靠提煉。地殼上也有鐵，但是絕大部分是來自天上的隕石。然后作者筆鋒一轉說，關于從天而降的鐵，沒有人比家住波斯尼亞北部的拉伊奇體會更深了。在2007年到2008年，他家至少5次遭隕石擊中。在統計學上來說，發生這種事的概率實在是微乎其微，拉伊奇說外星人鎖定了他家。聽起來也蠻有道理的，他在2008年發表了這個看法，結果他家又遭隕石擊中一次。

通過閱讀這本書，你會找到日常生活中你習以為常的事實背后的原因，比如，鈔票是世上制作最繁復的紙，而且必須如此，為了防止偽造，紙鈔有幾項絕活。手相，它使用的材料和一般用紙不同，不是木質纖維素，而是純棉。棉不僅讓鈔票更強韌，不會在洗衣機里分解，還改變了鈔票的聲音。清脆聲是紙鈔最明顯的特征之一。

書中講述了材料發現發展的歷史，比如園藝學家發明了鋼筋混凝土。混凝土的韌度不夠，因襲很容易開裂，不夠巴黎園藝學家莫尼耶喜歡自己制作花盆。1867年的時候他想到了一個方法，就是在混凝土里加入鋼圈。任何工程師在推測莫尼耶的嘗試結果時，都會認為水泥和鋼差異太大，膨縮幅度非常不同，應該會導致結構解體，或許正是因為如此，才沒有工程師愿意嘗試，反倒讓園藝學家來做了，不過說來巧合，剛和混凝土的膨脹系數幾乎完全相同，這是個小小的奇跡，一位名叫威爾金森的英國人也湊巧發現了這個神奇組合，鋼筋混凝土時代從此到來。

但是作者不但告訴你材料的歷史，還講述材料的未來，在混凝土一章還介紹了自愈合混凝土。科學家發現了一種生活在火山形成的強堿湖泊底層的細菌。這種名為巴氏芽孢桿菌的細菌會分泌方解石，也就是混凝土的成分之一。這種桿菌能夠在掩飾生活數十年。自愈合混凝土就含有這種桿菌，并摻入桿菌會吃的某種淀粉。這些桿菌平常處于蟄伏狀態，但是當混凝土出現裂縫，這些桿菌遇水就會開始尋找食物，吃掉淀粉后就會生長繁殖，并分泌方解石，把裂縫填滿，使裂縫不太擴大。

在日常生活的每一處我們都會選擇材料以反映自己的價值觀，從浴室、臥室到客廳都是如此。材料最明確的表現了人類的需求和渴望。