嚴(yán)肅但有趣，材料學(xué)變幻出美妙的世界

郭揚(yáng)武

“你是學(xué)材料的？可以幫我給手機(jī)貼個(gè)膜嗎？”相信很多學(xué)材料學(xué)專業(yè)的小伙伴都遇到過這樣尷尬的狀況。俗話說(shuō)，隔行如隔山，一談到學(xué)材料學(xué)專業(yè)的人，大多數(shù)人都會(huì)聯(lián)想到他們整天穿著白大褂，滿腦子都是材料的合成與性質(zhì)，手邊則放著瓶瓶罐罐，一天到晚都待在實(shí)驗(yàn)室。這樣無(wú)趣的形象讓很多人對(duì)材料學(xué)專業(yè)望而卻步，但是當(dāng)你真正學(xué)習(xí)并喜歡上該專業(yè)的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)材料學(xué)的世界竟然如此多彩繽紛。

那么什么是材料學(xué)？材料學(xué)就是研究材料的制備或加工工藝、材料結(jié)構(gòu)與材料性能三者之間的相互關(guān)系的科學(xué)。該專業(yè)涉及的理論包括固體物理學(xué)、材料化學(xué)，與電子工程結(jié)合則衍生出電子材料學(xué)，與機(jī)械結(jié)合則衍生出結(jié)構(gòu)材料學(xué)，與生物學(xué)結(jié)合則衍生出生物材料學(xué)等。從物理化學(xué)屬性來(lái)分，該專業(yè)可分為無(wú)機(jī)物材料學(xué)（金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料）、有機(jī)物材料學(xué)和不同類型材料所組成的復(fù)合材料學(xué)。

科學(xué)是嚴(yán)肅的，但也充滿了樂趣。比如，你心目中的女神要過生日了，送她什么禮物好呢？施華洛世奇的飾品最符合女神的氣質(zhì)了！施華洛世奇是人工水晶，不是純天然的，屬于高級(jí)玻璃的一種。在玻璃中加入Pb（鉛）會(huì)增加折射系數(shù)，提高白度，使得它看起來(lái)更接近水晶。雖然施華洛世奇是玻璃水晶，但是其高貴優(yōu)雅的工藝和設(shè)計(jì)足以成為人與人之間心靈溝通的橋梁，它的意義就在于連接著所有向往美好與快樂的心靈。

學(xué)習(xí)材料學(xué)專業(yè)有什么有趣的事呢？這要從我的本科時(shí)期說(shuō)起。有一天，一位學(xué)法律的女生不小心打開了我的有機(jī)課筆記，然后她瞬間石化了，因?yàn)樗吹搅诉@個(gè)：小明根據(jù)苯環(huán)結(jié)構(gòu)提出了一個(gè)定律，問：碳碳鍵鍵能能否否定定律一？從此以后，我的這位學(xué)法律的朋友再也沒有翻過我的專業(yè)課筆記。其實(shí)，不光是我們邊學(xué)邊玩得很歡樂，有一位科學(xué)家也頗有情趣，上演了一出有機(jī)界的“左手右手一個(gè)慢動(dòng)作”。

美國(guó)萊斯大學(xué)的化學(xué)家Tour教授發(fā)表的一篇名為《人形分子的合成》的文章使他名聲大噪，文中出現(xiàn)了幾對(duì)手舞足蹈，跳著拉丁舞的“男女”分子表達(dá)式。該分子式形象之生動(dòng)，構(gòu)思之巧妙，壓倒了論文內(nèi)容的本身，讓人拍案叫絕。這種被稱為“納米莆田”的人形分子最大的特征就是分子結(jié)構(gòu)看起來(lái)酷似人的形象，這不禁讓人們聯(lián)想到《格列佛游記》中描寫的小人國(guó)居民。

那天，當(dāng)我正沉浸在有機(jī)世界的奧妙中時(shí)，舍友進(jìn)來(lái)看了看我養(yǎng)的天氣瓶后說(shuō)：“這些東西有什么用?。磕茏访米訂?？”我無(wú)奈地?fù)u搖頭。由于所學(xué)專業(yè)的不同，我的這位舍友完全不懂我的世界。我養(yǎng)的這個(gè)天氣瓶會(huì)隨著氣溫、濕度的變化而形成羽毛、葉子般的結(jié)晶。這幾天臺(tái)風(fēng)要來(lái)，天氣瓶里長(zhǎng)出了許多漂亮的“羽毛”，甚是好看。你也想養(yǎng)一個(gè)天氣瓶嗎？這并不難，往密封的玻璃瓶注入蒸餾水、酒精、硝酸鉀、樟腦等混合液，這種液體會(huì)隨著天氣的變化改變面貌，它普遍用于19世紀(jì)的航海。經(jīng)現(xiàn)代研究證實(shí)，溫度是影響瓶?jī)?nèi)結(jié)晶型態(tài)的最主要因素，但并沒有明顯的預(yù)示天氣的能力，所以天氣瓶更趨向于一種裝飾品。

我們最后再來(lái)看看材料學(xué)研究出的“高大上”成果：由液態(tài)金屬打印機(jī)打印并制作的柔性電路板及帶光電功能的圣誕電子賀卡?？纯催@種柔性的電路板，再想想現(xiàn)在你手機(jī)里和電腦里的傳統(tǒng)電路板，你是不是忽然有一種走在下一代科技前沿的感覺呢？

此次實(shí)用化全自動(dòng)液態(tài)金屬打印機(jī)的成功研制，開啟了全新的電子電路制造模式。相應(yīng)技術(shù)易于普及到家庭、辦公室、學(xué)校、工廠乃至工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)探索、文化創(chuàng)意等應(yīng)用領(lǐng)域，是極具普適性和基礎(chǔ)性的電子制造工具。