【文/鄧肯‧葛拉漢羅威(Duncan Graham-Rowe);譯者/高英哲】

在世界各地的實驗室裡,材料革命正在悄悄發生。科學家打算用漸趨細小的尺度操縱物質,並從生物世界中擷取靈感。曾經只有在科幻小說裡才見得到的物質,如今科學家將為我們逐步實現。

然而發明這些材料可不只是出於科學上的好奇心。它們真的很有用,只要開始出現應用的方法,這些材料就會徹底顛覆我們的世界。

《BBC知識》彙整了研究論文與專利申請案,為您呈現即將問世的十大關鍵材料。

 

 

鐵磁流體

操縱會變形的液體來殺死癌細胞。

你要是想要在現實生活中打造一台電影《魔鬼終結者2》(Terminator 2)裡的變形機器殺手T-1000,不從鐵磁流體(ferrofluid)著手的話,八成會搞得一團糟。鐵磁流體就像T-1000一樣,是可以變形的液態金屬。鐵磁流體是在液體中散置了磁鐵礦、赤鐵礦或其他含鐵化合物的微小粒子,液體帶有磁性,所以能夠擺弄成形。

鐵磁流體已經悄悄鑽入我們的日常生活之中。鐵磁流體用磁鐵加以定位後,就能夠在轉動的電腦硬碟外形成一道液態密封,防止微粒飄進去,毀了你的度假照片。此外喇叭裡也用到鐵磁流體。不過它的應用潛力不只如此。美國NASA嘗試用鐵磁流體來做太空船姿態控制系統(attitude control system),加拿大研究者則表示它能拿來做下一代的望遠鏡反射鏡,這樣就能改變形狀,補償大氣扭曲的效應。

鐵磁流體在醫學領域也深具應用潛力。美國維吉尼亞理工學院的研究者正在著手研究,打算利用含有鐵氧化物奈米粒子的鐵磁流體來治療癌症。他們先用磁鐵將鐵磁流體導入腫瘤內,再對其施加振動磁場,使鐵磁流體振動生熱,殺死癌細胞。領導這項研究的伊斯瓦‧普利教授(Ishwar Puri)說:「理想情況下,這套療法會增加腫瘤細胞的溫度大約三十分鐘,而同時健康組織的溫度則維持不變。」這套技法雖然管用,距離臨床試驗卻還有一段距離。

 

PU塊狀共聚物

這透明材料能夠「吞下」高速入射的子彈。

湯馬斯教授手握一塊成功擋下三顆子彈的PU塊狀共聚物。

想像一種不過三公分厚的材料,竟然可以擋下秒速達三百五十公尺的子彈,還能夠把子彈包覆起來,表面一點痕跡或裂縫也不留。要是用這種材料製造總統座車或是裝甲運兵車的擋風玻璃,或許能救人一命。

剛剛提到的這種材料叫做PU塊狀共聚物。根據美國萊斯大學工程師奈德‧湯馬斯教授(Ned Thomas)所言,這種材料之所以有辦法封住子彈的射入點,是因為當子彈以高速接觸這種材料時,材料當場就熔化了,這似乎使得子彈射入的能量消散,有助於材料逮住射入物;之後材料就會重新密封,把子彈射入留下的縫隙塞起來。湯馬斯最近用電子顯微鏡研究這種材質,才推測出這一連串的事件過程。

除了防彈玻璃以外,PU(即聚胺基甲酸酯)還能拿來做防彈衣,甚至裝在太空船跟衛星的外殼,吸收可能會造成嚴重損傷的太空垃圾以及其他飛射而來的東西。湯馬斯說,如果改用同等尺寸的鋼鐵,不但較難阻擋高速飛來的物體,而且重量還是PU的七倍。

 

【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第26期(2013年10月號)。版權所有,轉載請註明出處。】

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