作者：刘志才,唐仁碧
出版社：安徽人民出版社
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科学处处显神通试读：
前言
科学就是发现我们还不知道的事实，并以此为依据，实事求是，而不是脱离现实的纯思维的空想。因此，科学是建立在实践基础之上的，需要经过实践检验和严密逻辑论证，是关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。
但是，尽管今天科学技术日新月异，达到了很高程度，但对于许多未知世界的问题还是难以圆满解答。人们都希望发现天机，破解未知世界的问题。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗，一个个未知世界的问题不断解开，推进了科学技术的大发展，但又发现了许多新的奇怪事物和未知世界的问题，又不得不向新的问题发起挑战。
这正如达尔文所说：“我们认识自然界的固有规律越多，这种奇妙对于我们就更加不可思议”。科学技术不断发展，人类探索永无止境，解决旧问题，探索新领域，这就是人类一步一步发展的足迹。
为了激励广大青少年认识和探索未知世界的问题，普及科学知识，我们特别编辑了本套读物，主要内容包括科技、地理、外星人、地球、海洋、自然、动物、植物等未知世界的问题以及科学探索诸内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套书全面而系统地介绍了各种各样未知世界的问题及其科学探索，集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体，深入浅出，生动可读，通俗易懂，图文并茂，目的是使广大青少年读者在兴味盎然地领略未知世界问题的同时，能够加深思考，启迪智慧，开阔视野，增加知识，能够正确了解和认识这个世界，激发求知的欲望和探索的精神，激起热爱科学和追求科学的热情，掌握开启人类和自然的金钥匙，使我们真正成为人类和自然的主人，不断认识人类，不断改造自然，不断推进人类文明向前发展。
第一章 材料科学的奥秘
1.断骨再生不再是梦
长期以来，人们一直对骨移植术进行着深入的研究，特别是致力于修复创伤、肿瘤、感染所形成的大面积骨缺损，希望能恢复肢体的功能。到今天为止，医学上对大范围骨缺损的根治仍是个世界性的难题。现在使用的自体骨移植术，不能满足大段骨移植的要求，异体骨移植后，疾病的传播和排斥反应让人忧心，骨延长术后产生的并发症，都让它难以被广泛应用。虽然目前各种金属、陶瓷或高分子制造的人工骨也在临床上被广泛使用，但是却都有各自的缺点。因此，制造新型骨替代材料成为当前医学界的关键。
许多人都希望，骨头能像其他组织器官一样，在受到损伤后能自我修复。现在，这已经不是梦想，有课题组已经研制出了“NB系列纳米晶胶原基骨材料”，经过在临床的实验中获得了成功，并且得到了国家药品监督管理局医疗器械司的批文，终于让断骨再生成为了现实。
他们研制成功的这种“NB系列纳米晶胶原基骨材料”，在医学上简称纳米人工骨。它与传统的人工骨材料最大的不同之处就在于，修复后的骨头和人体骨完全一样，更不会有植入物留在体内。实验证明，生物材料作为修复材料具有安全性和有效性，并且可以修复大尺度（40毫米）的长骨缺损。
有多家医学院都对纳米人工骨进行了临床实验。从目前来看，病人对纳米人工骨的植入，还没有发现有任何排斥的反应，不过，骨愈合后还需要观察半年的时间。纳米人工骨可以针对多种骨病的治疗，希望将来可以在全国各大医院里应用。
在人的腰椎管里，有支配人的双下肢和大小便的神经，如果椎管由于骨质增生及外伤等问题，引起了“腰椎管狭窄”，神经便会受到压迫，出现双腿发沉、腰痛、腿痛、大小便失禁等症状，更严重的会造成瘫痪。医生在做腰椎管减压手术中，需要将病人大块的椎板切除掉，这时就需要植入钛合金板对腰椎进行内固定，但是，无论内固定多坚实，也需要用植骨使骨创口愈合，如果植骨是取自体的髂骨，还会有剧烈疼痛、血肿、感染等并发症，病人在早期还不能做任何康复活动。用纳米人工骨取代其它材料的人工骨进行植骨后，没有任何排斥现象，并且愈合时间和植入自体骨的愈合时间是一样的。
用微米尺度和纳米尺度观察，骨的结构都是不同的，所以说，骨是人体最复杂的生物矿化组织。纳米骨参照人类骨的合成机理，运用自组装的方法，制备纳米晶羟基磷灰石胶原复合的生物硬组织修复材料，使复合材料的微结构有天然骨分级的结构，并且和天然骨有类似的多孔结构。这种纳米晶胶原基骨和人工骨一样的洁白，可以根据不同部位骨生长的需要，制成不同的硬度，并且植入人体硬组织缺损处降解速率和新骨生成速率基本匹配，修复效果接近植入自体骨。人体对它没有排异反应和副作用，不能不说是修复大段骨缺损的最佳材料。
纳米人工骨是怎样被植入人体的呢？首先，医生要用电刀在病人的后背，划开一个长约15厘米的刀口，在刀口切到7厘米深的时候，医生用咬骨钳和椎板钳打开椎板，对造成椎管狭窄的骨质增生进行切除。
然后，用钉子在腰椎上固定好钛合金板，将切下来的椎板骨剪成颗粒状，和白色的直径1～2毫米大小的纳米人工骨颗粒混合在一起，植在了三个腰椎横突（和椎板一起构成腰椎的横向的骨头）之间。由于对病人采取了多种止血措施，所以，在整个手术过程中没有输一滴血。等到半年后，骨颗粒就会和腰椎横突长在一起，并和钛合金板一并起到固定腰椎的作用。
这种纳米骨又是如何帮助人骨自行生长的呢？它在植入人体后，就会沿着支架不断生长，人体的骨细胞就会慢慢爬进多孔的生物材料内部，破骨细胞一边“吃掉”纳米骨，成骨细胞一边巩固阵地，在纳米骨的内部生长起来。随着时间的推移，骨细胞在纳米骨的内部聚集得越来越多，纳米骨的材料逐渐被人体吸收，直到最后纳米骨完全被人体自身的骨细胞所代替。
纳米人工骨可以根据不同病人的需要加工成颗粒状、柱状、块状等多种形状，目前可注射的纳米人工骨针剂正在研发中，它是专门用来治疗骨质疏松的。
纳米人工骨由于比较轻，1克到2克纳米人工骨移植术，需要的费用是一两千元钱，与其它种类产品的价格很接近。目前有几种在纳米人工骨中可以提高骨愈合速度的生长因子，非常适用于大块骨缺损的病人，有望能发展成系列的产品来用于这类病人，不过这些骨生长因子的价格会很贵。
经过努力，这种纳米人工骨已经被用于了临床，给广大的骨病患者带来了福音。
第一位尝试的病人手术后走出医院，高兴地说：“当时我真的是很害怕，不知道行不行，现在终于能站起来和正常人一样走路了。”
有一位70多岁的老大爷，他的家人为他选择了植入纳米人工骨。虽然老人并不清楚自己植入的是什么材料的骨头，但他逢人便激动地说：“我的颈椎病有十几年了，以前走路很不方便，一走路这筋像是在抻着，非常疼，现在手术做完后，我感觉腿发松了，而且脑子也不像原来那样涨得慌了，三天后我就能下床走几步了，不用割自己身上的骨头，真是太好了。”
还有一位，由于外伤造成的腰椎骨折碎片压迫了神经，使得她的小便失禁，一咳嗽就要小便，这已经折磨她5年了，以前她还以为是更年期的症状。自从植入了纳米人工骨后，她说：“我咳嗽时再也没有小便了。”她还患有严重的腰椎管狭窄，要等到半年后才能进行腰椎管减压手术，她在出院时对医生说：“纳米人工骨要给我留着，半年后我还要用。”
除了他们，还有许多植入纳米人工骨的患者，都对这一先进的技术给予了充分的肯定和赞誉。可以预见，将来像他们这样接受植入纳米人工骨，从而告别骨病的人会越来越多。
在中国，每年因为做骨肿瘤切除手术后，进行骨修复的病例就有几十万例。但是，随着在临床上广泛使用的这种纳米人造骨技术，他们将重新获得健康生活的希望。
除了在腰椎管减压手术之后的腰椎固定和骨愈合上使用之外，这种纳米人工骨还有非常广泛的用途：如创伤、感染引起的骨质缺损、外伤造成的骨折、骨质不连、畸形愈合、骨肿瘤等病变，甚至是骨质疏松，都需要植入纳米人工骨，来提高骨的硬度和帮助迅速愈合。
在不久的将来，有可能实现用纳米晶胶原基骨材料修复人的整段骨头，使人体的整块骨头再生。
让我们满怀热忱去挑战各种医学难题，希望我们的梦想能早日实现，从而造福人类。
2.“金属疲劳”的危害
大家平时在日常生活中见到的那种闪闪发亮，筋骨铮铮的金属，被人们用来制造成了各种各样的机器、兵刃，以及火车、飞机、舰船等等。可大家有所不知，金属也是有它的缺点的。在各种不同外力的反复作用下，是会发生疲劳现象的，如果发生疲劳现象，又没有及时得到修复，那样造成的后果是十分严重的。事实也证明了，金属疲劳的现象在我们日常的生产生活中是十分普遍的。
根据人们多年的调查发现，在金属的部件中，有大多数的损坏都是由疲劳引起的。在我们的日常生活中，也经常会有金属疲劳带来的危害。比如，一辆自行车正在马路上行走，突然间前叉折断，让人防不胜防，结果就会造成车翻了，人也受伤了的后果；在平时做饭炒菜时，铝铲在锅里不停的翻动，时间长了，铝铲就会折断，给人的生活带来了不便；农民在挖地时，铁锨突然断裂、刨地时铁镐断裂等，这些现象是屡见不鲜。
多年前，德国一列高速列车，正在行驶的途中，突然发生出轨的事故，结果造成了一百多人遇难身亡，后果相当严重，可以说这是德国近几十年来发生的最惨重的铁路事故。后来经过对事故的调查发现，一节车厢的车轮内部发生疲劳断裂竟是造成这起事故的真正原因所在。
早在几百年以前，人们就已经注意到了金属疲劳给大家在各方面带来的危害。但是，当时由于技术条件非常的落后，人们还不能找到造成疲劳破坏的原因所在。
自从显微镜和电子显微镜的发明出现之后，让人们揭开了金属疲劳的秘密所在，发明了很巧妙的方法来解决疲劳的现象，并且在这个道路上不断的取得了新的成果。
我们很多人不明白金属在疲劳时为什么会产生破坏作用。这是因为，在金属的内部结构中，并不是很均匀的，结果就会造成应力传递时的不平衡，有些地方还会成为应力的集中区。并且在金属内部的缺陷处，还会有许多微小裂纹的存在。在力的连续作用下，裂纹就会越来越大，这时材料中可以传递应力的部分会越来越少，直到余下的部分不能再继续的传递负载时，金属构件就会被全部的毁坏掉。
经过研究发现，增强金属抗疲劳作用的最有效的方法，就是在金属材料中添加各种微量的“维生素”。例如，在铁和有色金属里，可以添加微量的稀土元素，这样就可以很大程度上提高铁和有色金属抗疲劳的能力，并且可以延长使用的寿命。经过科学技术不断的发展，已经出现了“金属免疫疗法”这样新的技术，它是用事先引入的方法，加强金属的疲劳强度，从而减少疲劳带来的损坏。另外，在金属的构件上，也应该尽量避免有薄弱的环节，可以使用辅助性的工艺来增加金属构件表面的光洁度，防止发生锈蚀。对产生震动的机械设备要采取防震的措施，防止发生金属疲劳现象的可能性。必要时，对金属的内部结构要进行检测，这样对防止金属的疲劳也是非常有好处的。
金属疲劳就会有裂纹，这种裂纹能给人们带来灾难，不过它也有其它的妙用。如今，人们利用金属疲劳断裂的特性，制造出了应力断料机，它能对各种各样性能的金属和非金属，在一个切口处产生的疲劳断裂进行加工修复，只需要几秒钟的时间。而且，越是很难切削的材料，越是很容易通过这种机器来加工，可以满足人们不同的需求。
金属疲劳造成的危害确实不容忽视，相信只要利用科学的方法是可以解决这个问题的，从而让它给人们的生产生活带来方便。
3.植物生长成的黄金
如果有人说小麦或玉米里也含有黄金，作物的禾秆可以变成黄金，你肯定会不相信，一定会认为这是天方夜谭。但是，在科学家们的眼里，什么都是有用的，任何东西都可以变废为宝。
美国某所大学的两位研究人员正在研究和开发如何从植物里提取“黄金”。这两位博士经过对小麦和燕麦进行对比试验，结果发现，燕麦是比较理想的“淘金”植物，它的产出量要大些。
如果这项技术形成一种全新的产业，其产值在未来几年内可达到几亿美元。不过，科学家奉劝人们，用这样的方法得到的黄金数量是非常少的，而且这样的黄金，不是真实的金锭和金块，而是一种黄金粒子，直径非常非常的小。别认为这样你就可以发财了，放弃了你的工作，去大规模的种植，弄不好你会亏大的。
从植物里提取黄金的方法，是人们在治理城市污染中发现和形成的。研究者利用铬严重污染的场地，让植物来清除它们。经过对植物进行分析后发现，金属在植物里并不是处于分散的状态，而是像电子工业中的量子点那样，以纳米粒子团的形式沉积在植物里。于是科学家就从清除污染研究的项目转移到了纳米技术研究的领域。
研究人员让植物的种子，在富含黄金的人工生长介质里生长发芽，用X射线和电子显微镜观察，不但在植物的幼芽里看到了黄金，而且还惊喜地发现，这些黄金还形成了一种纳米粒子黄金。
在研究人员看来，提取黄金不是很困难，只要使用溶剂将有机物质溶解，剩下的就是黄金。试验初步表明，黄金粒子虽然不以规则的形态出现，只要改变生长介质的酸性，黄金粒子就会变成整齐一致的形态。
自从研究成果报道后，科学家还对从植物里提取其它的金属进行了试验，像银、铕、钯和铁的纳米粒子，现在正在研究用于磁记录的铂离子。研究人员认为，要想达到批量生产，可以用种植植物的方法，在室内富含金的土壤里或者在废弃的金矿场地上，来获取纳米粒子。
植物是能够从土壤里吸收金属的，并且能吸收各种有毒化合物，人们可以把植物当作一种生物吸尘器，用来清除受到砷、TNT和锌以及具有放射性的铯等污染的场地。
植物的作用远不止这些，它还能用于勘探黄金。研究人员在热带地区发现，植物里含金量的多少，可以成为在土壤里寻找新黄金的一种标记。特别是火山爆发后，土壤被尘埃和灰烬覆盖，不能对土壤进行直接取样测试，这就需要依靠植物勘探黄金。
目前，制造黄金纳米粒子的方法投资很大，在制造的过程中也会产生化学污染，对保护环境极为不利。活的植物能够形成微型金块，为制造纳米粒子开辟了一条崭新的途径。这种“淘金”方法是源于植物有吸收金属的能力这一原理的，所以说，它不用投入昂贵的成本，这也是一种从土壤里开采“黄金”的廉价方法。
如果能从植物中提取出这种黄金粒子，那将是既经济又有利于保护环境。就让那些生长在土壤里的植物，为我们现在正迅速兴起的纳米技术，提供需要的“黄金”吧！
4.取代硅的塑料
随着各种新型塑料的发明，以及科学家对塑料在电子领域的研究，塑料在电子领域的应用将会越来越广泛，并且将逐渐替代硅。
众所周知，硅是一种重要的半导体材料，目前在电子领域，几乎没有什么材料可以替代它，但是，最重要的一点是它的成本相当的高，所以，就促使人们去寻找一种硅的替代品。
塑料是由高分子化合物聚合而形成的，随着人们发现高分子聚合物也有自发光及导电的性能后，就开始逐渐对其进行深入的研究。
据国外的化学家介绍说，目前对高分子聚合物特性研究的进展，已帮助人类制造出了很多不用硅材料就能制作的电子元器件。像目前用高分子聚合物制成的发光二极管，就已在手机单色显示屏以及其它一些显示设备上应用。因为这些材料有自发光的特点，所以制造成的新型屏幕要比传统的，像电脑、电视这样的屏幕亮100倍，显示的文字和图片也可以从任意的角度来观看，而液晶显示器对人的视角就有很大的限制。除此之外，在一些被广泛应用的电子设备制造领域，各种带微芯片的片卡以及条形码读取设备等，也逐渐开始用高分子聚合物代替硅材料。
在未来的几年里，科学家对高分子聚合物的研究将会有更大的突破。如高分子聚合物太阳能电池，也是近几年才开始研究的，目前已经取得了一定的进展。这项研究让太阳能转化为电能的效率，有了一定的提高，如果研究取得全面的成功，必将带来被广泛应用的前景，而且它的成本也相当的低。按照现在的制造工艺，人们已经能把导电塑料做得相当的薄，而且还具有弯曲等特性，如果将它应用在电脑的制造上，可以把电脑的体积进一步的缩小，并且还能提高电脑的运行速度。
一些化学家现在已开始了对发光塑料、导电塑料的研究。伴随着人们对塑料的研究不断取得的进展，塑料在电子领域已呈现出替代硅的趋势，应用范围也将会越来越广。
塑料芯片由于具有可溶解的特性，加工处理起来更容易一些，而且比硅芯片便宜许多，因此，它也可以成为电路和电子元器件的制造材料。
在未来的日子里，塑料在电子领域的应用将会是大势所趋。它的应用，不但使人们研究出了各种新型的替代材料，最重要的是对产品的工艺及性能有了提高，而且也缩小了生产的成本。
5.性能更佳的碳纳米晶体管
现在，科学家已开发出了当今性能最优异的碳纳米晶体管，它在某些方面的性能指标，已超过了世界上最先进的硅晶体管。这一发明，让未来半导体行业的主要材料碳纳米晶体管取代了硅晶体管，在创造发明的前进道路上又迈出了一大步。
这种新开发出的“单层碳纳米管场效应晶体管”，采用的结构与传统的“金属氧化物半导体场效应晶体管”非常相似。其单位宽度的跨导参数值是目前性能最好的“金属氧化物半导体场效应晶体管”的2倍以上。用这样的方法制造出来的碳纳米晶体管，和以前设计的碳纳米晶体管比较，在衡量晶体管电流载流量的跨导参数值上创造了新的最高纪录。载流量与晶体管的速度有着一定的关联性，跨导参数值越高，晶体管的运行速度就会越快，所制造成的集成电路的功能，也将会更加的强大。
现有的硅芯片在未来十几年将达到物理极限，能显著缩小晶体管尺寸的纳米电子技术，将会大有所为。其中，具有神奇性能的碳纳米晶体管替代硅材料将是一个发展的趋势。
科学家证实，碳纳米晶体管作为硅晶体管的替代品，可行性是非常大的。在目前看来，科学家无法找到通过缩小硅芯片的尺寸来提高芯片速度很好的办法，所以，碳纳米晶体管的作用将会显得更加突出。
科学家指出，碳纳米晶体管的电子器件真正的被商业化应用，从而投入使用，可能还需要十几年的时间。不过，从硅电子时代到纳米电子时代的过渡，是不会一蹴而就的，它将是一个循序渐进的过程。
6.神奇的“凯夫拉”材料
早在本世纪60年代的时候，美国就有公司研制出了一种新型的复合材料，就是这种神奇的“凯夫拉”材料，它是一种芳纶棗钢的复合材料。由于这种新型的材料具有很多的优点，像强度高、密度低、耐高温、韧性好，而且容易加工和成型，所以，它越来越受到人们的重视。“凯夫拉”材料因为坚韧耐磨、刚柔相济，并且具有刀枪不入的本领，所以，在军事领域被称之为“装甲卫士”。
坦克、装甲车已逐渐成为现代陆军的主要装备，其原因就是他们都具有坚硬的装甲，在战争中可以消灭敌人，保护自己。有矛就会出现盾，有了坦克、装甲车，就出现了反坦克炮、反坦克导弹。由于反坦克武器的出现，促使人们需要改进坦克及装甲车的装甲性能。如果要改进坦克及装甲车的装甲性能，最常用的方法是提高坦克及装甲车的防护性能，这就需要增加金属装甲的厚度，这样一来，势必会影响它的灵活机动性能。但是，“凯夫拉”材料的出现，让这个问题得到了解决，并且还使坦克、装甲车的防护性能又提高了一个新的阶段。
与传统的玻璃钢相比较，在同样的防护情况下，用“凯夫拉”材料，就会使重量减少一半，并且利用“凯夫拉”层压薄板的韧性是普通钢的几倍，还经得起不断的撞击。让“凯夫拉”薄板与钢装甲结合，使用起来的威力更是强大。如果使用“钢棗芳纶棗钢”型的复合装甲，则能防御穿甲厚度为几百毫米的反坦克导弹，又可以防止中子弹。
现在，“凯夫拉”层压薄板与钢、铝板制成的复合装甲，不仅已在坦克、装甲车上被广泛应用，而且还用在了核动力航空母舰及导弹驱逐舰上，使这些兵器的防护性能和机动性能，得到了很大的改善。
另外，“凯夫拉”与碳化硼等陶瓷的复合材料，可以制造直升飞机的驾驶舱和驾驶座，是一种比较理想的材料。经过试验，它比玻璃钢和钢装甲在抵御穿甲子弹能力方面要好得多。
对避弹衣的研制，是为了防止战场人员伤亡过多，也为了提高战场人员的生存能力，它越来越受到人们的重视。用“凯夫拉”材料制造避弹衣，可以说是最理想的材料之选。用“凯夫拉”材料替代尼龙和玻璃纤维制成的避弹衣，只有2～3公斤重，穿起来行动很方便，也非常的舒服。在同样的情况下，穿着这种防弹衣，其防护能力至少可以增加一倍以上，而且它还有很好的柔韧性，所以已被许多国家的警察和士兵使用。“凯夫拉”材料的出现，让军事融入了科技的含量，更加的人性化、现代化，真正体现了现代军事的理念。
7.“自愈”材料的问世
日前，美国科学家研制成功了一种新型的材料，它的名字叫“自愈”材料，它是迄今为止世界上第一种具备自我修复能力的材料。
这种“自愈”材料，有一种“自愈”的能力。它的出现，有望解决复合材料在航空航天应用领域出现细微裂纹而造成安全隐患的问题。
航空航天领域所采用的复合材料是由玻璃纤维、碳或其它材料与树脂混合而成的。现在，这种复合材料已被广泛应用于网球拍、飞机、宇宙飞船等其它各种场合。但是，复合材料也有它的缺点，当它遭受损伤的时候，就会从细徽的裂纹开始，随着裂纹的逐渐扩大，从而造成强度的逐渐减弱，最后直至断裂。
从表面上看，这是一个技术性的难题，但是科学家却采用了一种看似简单的方法来做实验，希望可以解决这个难题。
实验中，他们在复合材料中添加了一种细水胶囊，在这种胶囊的内部含有胶水，胶囊的厚度只相当于人的一根头发丝那样的粗细。而添加的方式，科学家采用的是，把胶囊喷洒到目前仍然处于实验阶段的一种新型玻璃纤维复合材料上。
一段时间后，当这种复合材料的表面有了细微的裂纹时，这些胶囊就出现了破裂，这时它就会沿着裂纹的走向释放出胶水，来弥合这些裂纹。等到48个小时以后，在出现裂纹的受损部位，复合材料的强度就能恢复到原来强度的75%。
但是，科学家们同时也发现，采用这种方法也是有弊端的，它会受到条件的限制，不能被广泛的使用。当材料处于高温的环境时，就会减弱胶水的定型固化作用，另外，“自愈”的过程也会消耗很长的时间。因而，让它无法适用于许多的应用场合。所以科学家表示，目前这种新型复合材料要投入商业生产和应用，时机还不太成熟。
这种“自愈”材料如果要投入实际的应用，非常适合于宇宙飞船、桥梁支架、人造关节之类的材料制作上。因为，这些场合一旦出现问题，维修人员难以或根本就无法接近。
此外，科学家也正在探索它的另一个应用场合，那就是计算机在印刷电路板的过程。如果研制成功，它可以解决由多层板基材料压制在一起的电路板在生产过程中，由于出现细微裂纹而只能报废的问题。“自愈”材料的问世，是人类智慧的结晶。如果被投入广泛的应用，它必将在很多领域解决减少损失、消除安全隐患的问题。
8.真空失重方显超导体本色
多年前，许多报纸都在报道超导材料的临界温度又在极短的时间内提高了多少，一时间对超导材料炒作了一番，大家都被卷入了这场狂热的追逐中。那时，几乎所有的人都相信，这项技术的问世将会给人类带来更多的奇迹。比如悬浮火车每小时能运行300公里；计算机将以超高的速度运行；电能将会更干净、更便宜……超导材料那时可真是红得发紫，可现在，人们似乎已把它忘记了。其实，这只不过是超导材料研究事业的辉煌起点。
在美国有一家专门研究超导材料的机构，这家机构与某大学合作，自20世纪80年代起，就一直在努力寻找先进的超导材料，从未放弃。经过他们的努力，终于有了回报，第二代“高温超导材料电缆”即将诞生，它与普通的铜电缆相比，在造价上差不多，能通过的电流也是普通铜电缆的100倍。
可问题是，如何用超导材料制作电缆。超导体通常都是陶瓷材料，陶瓷的特点是非常硬而且又容易碎，要将它们制作成既长又有韧性的电缆，要找到这样一种工业方法实在是太困难了。经过进一步的实验，研究人员发现，所谓第一代“高温超导材料电缆”的价格是比较贵的，是普通铜电缆的几倍；更令人失望的是，它能通过的电流也比普通铜电缆少很多，远远低于刚开始实验时估计的100倍。超导研究从此进入了低潮。
最近，因为科学家在航天飞机上无重力的实验条件下取得了成果，使这一切又有了新的变化。
超导材料最特殊的特性就是它的“零电阻”，从理论上来说，超导材料对电流的阻抗接近于零，利用这一特性，用高温超导材料制作的环行电缆，它的电流就可以永不停息地“盘旋”下去，而不需要任何能量来源。如果是铜电缆这样的普通导体，内部阻抗将使传输中的一部分电能转化为热能。现在，这些铜电缆在传输的过程中，电能大约有7%被电阻消耗掉，如果使用超导电缆代替这些铜电缆，将会增加电能传输的效率。“高温超导电缆”的制作难度，就在于如何将超导材料切成微米级的薄束。不过，研究人员在空间站真空失重条件下，成功地找到了这种方法，而且还提高了超导材料的质量。
在美国，已开始生产先进的“高温超导电缆”，它在世界范围内的市场前景是非常好的，而且还会以极快的速度增长。
科学家希望超导材料将来也能在太空环境中使用。例如，如果能使用超导磁铁制作光滑的轴承，卫星定位定向的旋转罗盘会明显提高其精密程度；另外，宇宙飞船中的电动马达线圈如果能使用超导材料，体积就可以减小到只有原来的六分之一，从而节省空间，并且大大减轻重量。
假如我们想要在月球上建立一个研究基地，最佳的选择是使用超导材料，当夜晚的温度降到100K时，就是高温超导材料工作的最佳温度范围。
如果人类想要去火星探险，带上一台使用超导电磁铁的桌面超导电磁扫描仪，它会产生人体组织的详细图像，这样就可以为宇航员的健康状况提供有效的医疗诊断。
在未来的日子里，富有魅力的超导材料将会被人类广泛应用于各个领域，解决各种各样的难题，促使人类科技文明的进步。
9.世界上最黑的物质
科学家利用蚀刻技术，用硝酸浸泡含有适量磷元素的镍合金，制造出了光线反射率极低的超黑色表面材料，这就是迄今为止世界上已知的最黑的物质。
科学家研制出的这种超黑材料，是可以用来制造精密的光学仪器的，它的反射率非常低，比目前光学仪器上用于降低反射率的黑漆，还要低10～20倍。
以前科学家尝试，用化学的方法蚀刻镍磷合金使物体表面反射率下降，颜色也变黑，但这种尝试却都没有成功。最近，科学家用电子显微镜检查了几百种合金板的表面，发现镍磷合金中含磷量的多少，对蚀刻后表面结构有很大的影响。
科学家在实验中，将需要处理的物体浸在硫酸镍和次磷酸钠的溶液中，大约过5个小时左右，物体表面生成了镍磷合金的镀层，然后又将物体浸在硝酸中几秒钟。结果发现，如果含磷量大于8%，则会在物体表面形成微小的石笋状结构，反射率也会大大的增加。如果镀层中的含磷量在5%～7%之间，蚀刻后的物体表面就会布满微小的坑，反射率是最低的，就可以形成超黑的物体表面。
这种超黑的物体表面，如果入射光角度合适，物体表面光反射率可低于0.35%，在目前的光学仪器中，所使用的黑漆光反射率为2.5%，如果选择入射角度为45度时，超黑物体表面的光反射率只有黑漆的1/25。所以，它对吸收特定入射角度的光特别有效。科学家还发现，用这种技术可以在金属、陶瓷等多种材料的表面形成超黑镀层。
这种超黑的物体表面，在低温的条件下不容易开裂，与黑漆相比，更适合用于在外层空间工作的仪器。像利用在太空望远镜技术上，可以帮助改善哈勃太空望远镜的图像质量。
这种超黑的材料，在精密的光学仪器制造方面，可以使它的功能更加的完善，是其它的材料无法替代的。
10.人造胶原质血管
美国一所大学的研究人员成功合成了一种新的微型人造血管，在心脏搭桥手术中，它可以用来替换病人受损的血管，并且能解决手术可能产生的排异反应。
研究人员采用的是“电纺织法”，他们使用胶原质作为原料，让其成功地生长出了微型的人造血管，这种人造血管的直径只有1毫米，比目前可供移植的动脉血管的直径要小6倍。
在做心脏搭桥手术时，医生用胶原质血管“织成”一个管状的支架，然后把光滑的肌肉细胞“种植”在支架的表面。由于胶原质是人体的重要组成部分，肌肉细胞种上之后，就可以在上面很自然地生长，而不会遭到排斥。经过3～6周的时间，就可以长成非常完好的可供移植的血管。在这种血管植入人体后，胶原质就会被人体逐渐降解，最终被长出的新血管取代。
在传统的心脏搭桥手术中，病人的血管都会受损，可是，却没有足够的多余血管用来替换，一般情况下，医生都会采用患者腿部的血管来替换，若是采用了其他人的血管还会出现排异反应。如果采用这种人造胶原质血管，就不用拿患者其它部位的血管来替换，还不会出现排异反应。
研究人员发现，“电纺织法”还可以用来制造神经、肌肉、皮肤、骨骼等，甚至还能修复受损的脊柱，新技术的实际应用有望在未来几年内实现商业化。
人造胶原质血管的出现，给心脏搭桥手术的患者带来了福音，减少了痛苦，“电纺织法”也将会在医学领域应用的更加广泛。
11.泡沫材料的神奇功效
美国的科学家最近发现，一种保护天线的泡沫材料，可以使用在医学领域来修补受损的骨骼。
科学家为了保护喷气式战斗机的无线电天线，研制出了一种重量很轻的泡沫材料，包裹在飞机的无线电天线上，成为天线的防护层。这种泡沫材料有很多的优点，它既能防止飞机的天线受到损坏，又不会干扰飞机正常接收无线电的信号。
这种泡沫材料是由聚合物与空心的二氧化硅球胶合而成的，每个二氧化硅空心球的直径约为90微米，它粘结在聚合物中的显微空心球的空隙之间，并可以让空气渗透通过。研究人员发现，通过对显微空心球和聚合物比例的调整，能够很好的控制泡沫材料的强度以及空隙度。
根据这一发现，研究人员设计出了多种不同比例的泡沫材料，其中有一种比例正好与人体骨骼的性能极为相配。这种比例的泡沫材料能够吸引骨细胞的生长，它的强度和坚固程度足可以取代骨骼，从而对损坏的骨骼进行有效的修补。所以，它理所当然地会受到骨科医生的青睐。
像矫形外科的医生，就十分需要一种像骨骼一样的材料，来替代发生病变或被撞伤损坏的骨骼。从人体其他部位移植的骨骼，往往不能够满足被替代部位骨骼的移植要求。目前使用的钛制人工骨植入物，因为缺少弹性的效果也不是很理想。最理想的植入物应该是一种像“脚手架”一样的材料，在“脚手架”上可以沉积骨细胞，并且让其自然生长。可是，目前使用的许多“脚手架”材料都不是很坚固，难以承担骨骼需要所承受的重量。
这种保护天线的泡沫材料，用来修补受损的骨骼是最理想的“脚手架”材料。研究人员对兔子进行了实验，他们把这种材料植入兔子的骨骼，一段时间后，并没有发现有排异的反应，在取出了泡沫材料植入物后，研究人员发现，在泡沫材料的植入物上，已经明显有许多新的骨细胞和血管在泡沫材料的孔隙中生长。
骨细胞是以电信号的方式相互“通信联系”的，在“脚手架”材料上加一个电场，是吸引骨细胞生长的理想方法。由于电磁信号可以无阻碍地通过泡沫材料，所以，就可以使骨细胞的电信号很方便地吸引新生的骨细胞进入泡沫材料，从而使骨细胞能够顺利的生长，受损的骨骼得到很好的愈合。
泡沫材料巧搭“脚手架”修补骨骼会在矫形外科中被广泛的使用，以此来满足需要骨骼移植部位的要求。
12.闻所未闻的有机塑料
科学家最近在塑料研究方面，又有了重要的新突破。他们研制出了一种同时具有磁性和超导性能的有机塑料聚合物。研究人员认为，这一成果对研制量子计算机和超导电子所需要的廉价而又灵活的元器件是非常有利的。
这种有机塑料是一种具有磁性和超导性能的有机聚合物，在世界上也是首次被研制出来，可以说是史无前例。
这种有机塑料的磁体，和目前被广泛使用的金属磁体比较起来有很多的优点。首先，它和金属磁体比较起来，重量轻、成本低；还有就是，这种有机塑料很容易加工成各种形体的材料，比如像塑料薄膜、涂料等。另外，科学家还可以很容易地把聚合物的其它性能，也掺杂到这种有机塑料里，这样就可以制造出能够对微小磁场产生反应，比如像可以改变自己形状那样的材料。
在此之前，事实上科学家已经研制出了有机磁体，不过这种磁体是利用小分子晶体材料制造而成的。而现在的这种有机塑料磁体，是世界上第一种具有磁性的有机聚合物。这种有机聚合物，在华氏零下455度的低温条件下，可以产生超导的性能。
这项研究其实只是对广泛的塑料电子研究中的一部分。未来的研究重点，将是如何增加这种材料性能的稳定性、提高超导的起始温度。研究人员将通过改变有机塑料聚合物的分子结构，很大程度的提高聚合物呈现超导性能的温度。研究人员分析，如果采用这种方法，许多有机材料都将有可能具有超导的性能。
具有磁性和超导性能的有机塑料将会在今后逐步替代目前广泛使用的金属磁体。
13.21 世纪的新型节能环保材料
发展工业、农业对资源的浪费，以及人们生产生活产生的废弃物，对环境造成的污染，对人身体健康造成的危害，都是社会发展存在的问题，既要解决这些问题，又要使生产生活朝着现代化的方向发展，就需要新型节能环保材料的出现。
随着人们生活水平不断的提高和工业生产不断的发展，固体废弃物的排放量也是逐年的增加。废旧塑料所产生的“白色污染”和火力发电厂排放废弃物所产生的“黑色污染”，已经成为当今社会治理环保的两大难题。虽然加以治理的方法有许多种，但是，始终都无法从根本上解决这个问题，这两大污染不断地在污染着我们的环境、侵蚀着我们的土地。所以，对这两项污染的综合治理，已经成为人们迫在眉睫的问题。
一个高科技产品，SF合成材料的诞生，解决了“白色、黑色”这两大污染，大量节约了能源。这种合成材料的主要原材料是废旧塑料和粉煤灰，通过科学的加工工艺和使用助剂，制成了这种新型的高强度复合材料。
SF合成材料的特点是不需要使用木材，缓解了木材缺乏的问题，保护了生态环境；原材料的来源也非常的广，利用废弃物制成，变废为宝，节约了能源，保护了环境；没有尿素和甲醛的成份，对人体没有危害；产品的密度高，强度好，吸水率低，不易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀；可多次回收废料反复利用，降低了成本；产品的可塑性强，可根据不同用户的需求，直接生产出各种板材和型材，也便于施工；防火性能也很好，具有良好的阻燃性能。
SF合成材料的综合性能良好，是可以替代金属制品的，比如化工厂的耐酸耐碱性输送管道、城市给排水井管线、墙体材料、墙壁内分线盒等都可以使用这种材料；另外，这种材料还具有防水性能和保温性能，隔音效果也是非常的好，可以广泛的在建筑方面应用；它还可以替代现在使用的中密度板、钢模板、PVC材料、塑钢材等制品，来制成各种管材、型材、板材，因此，在工业、农业、建筑、汽车以及日常生活等多个领域也可广泛的应用。因此，它很容易被推广开来，市场发展前景非常的广阔。
SF合成材料的出现，解决了人们生产生活废弃物的污染问题，还节省了大量的资源，必将引领未来环保产业走进一个新的里程。
近年来，随着绿色节能型环保材料的出现，彩色水泥、彩色混凝土等新型建材被广泛的使用，为人们的生活增添了一道亮丽的风景线。
包膜钛白是色素处理的新技术。钛白的学名是二氧化钛，它的化学稳定性高，颜料性能好，是一种极佳的白色颜料。可广泛地应用于陶瓷、塑料、药物、化妆品、涂料及橡胶产业等领域。
它的工艺原理是：让矿物基料与颜料在常温、常压和高能的作用下，使颜料包裹在基料的表面，将基料载体与颜料添加剂，置于离心磨内进行控速包膜处理，制成以基料载体为核体，外层均匀包裹着颜料的新型包膜色素，以形成包核颜料。
采用湿化法生产钛白，因为在生产工艺中使用大量的硫酸磺，所以对环境的污染严重。区别于湿化法，采用干化法生产钛白，就不需要使用硫酸磺，使用的原料就能直接产出成品，不存在废水和废弃物的排放问题，更不会污染环境。
新型节能环保材料的出现，不仅保护了环境，给人们的生活增添了色彩，而且还解决了人们生产生活排放废弃物污染的问题，并节约了有限的林业资源，必将对人类21世纪的环保产业产生巨大的影响。
14.无须人工清洗的自洁玻璃
在日常生活中，清洗玻璃也算是一件既费时又费力的事情，而且有些高层建筑的玻璃需要请专业的工作人员来清洗，还存在一定的危险性。无须人工清洗的自洁玻璃的出现，相信可以解决这些难题。
中国某所大学经过10年的辛勤研究，终于有了成果，一种无须人工清洗的自洁玻璃已经研制成功了。
多年前，这所大学就开始了对玻璃自洁的研究。经过不断的实验他们发现，有一种半导体材料，它有一种非常奇异的特性，那就是自洁的特性。这种半导体材料，在阳光的照射下会产生自由电子“空穴对”，它可以将附着在上面的有机物质分解掉。同时，这种材料还具有非常强的“亲水性”，把水洒在上面，水就会在材料的表面迅速的扩散开来，而且还不容易形成水珠，这样就可以将大量的尘土等无机物冲走。
根据这个原理，研究人员将这种半导体材料制成了“玻璃镀膜”。经过实验证明，把“玻璃镀膜”镀在普通玻璃的表面，在阳光的照射下，玻璃就能够把油污、动物粪便及各种微生物等分解掉，如果再经过雨水的冲刷后，洁净度会有更明显的提高。
自洁玻璃的出现，在高层建筑、汽车、光学仪器等方面有非常突出的应用优势，顺应了建材生态化的国际潮流。这种自洁玻璃如果批量的生产，投放市场，将会使现代人的生活变得更加的舒适便捷。
自洁玻璃的研制成功，使中国在玻璃科学与技术方面达到了国际先进的水平。中国还成立了国际玻璃研究中心，以求构建中国在玻璃科学技术领域一流的产学研基地。
自洁玻璃的出现，让人们的现代生活变得更加科技化、智能化，是人类智慧的结晶。
15.能自动修补破损的智能塑料
科学家一直有个梦想，那就是怎么让形形色色、各种各样的材料变得更加的“聪明”，具有各种自动的功能，从而让这些材料制成的产品性能变得更加的耐久。
目前，科学家已经在实验一种可根据温度的变化，能自动改变形状的“形状记忆塑料”。如果用它制作成记忆的弹簧，安装在我们的门窗上，随着日光强度和温度的变化，门窗就会自动的关闭和打开，以调节室内的光线。如果安装在淋浴的喷头上，就可以自动的调节出水温度。另外，如果把“形状记忆塑料”制作成一种内嵌式的传感器，将它嵌入在登山的绳索里，这样一旦绳索被磨损，强度下降，绳索的颜色就会自动示警。
科学家同时也在研究可以让材料变得更加“聪明”的其它方式。美国的科学家依据人体有自愈功能的特点，在修补玻璃钢和其它人工合成材料领域方面都取得了一定的进展。研究人员在聚合物里添加了疗伤用的可及时分泌的“淋巴液”，以及激活这种修补液启动修补过程所需的化学触媒，研制出了一种可使聚合物“自动痊愈”的新方法。
在我们的日常生活中，人造聚合物已被广泛的使用。像手机线路板、网球拍、撑竿跳时使用的撑竿、汽车上使用的挡泥板等，都是利用增强纤维制作成的。如果在疲劳和磨损的情况下，都会使这些本来很耐用的产品寿命大打折扣。比如汽车，每颠簸一下都会使复合材料随着震动产生细小的裂缝。使用一段时间后，人工合成的材料性能就会弱化，就需要该修补的修补，该丢弃的就要丢弃。
所以，长期以来，科学家一直希望能找到一种简易的方式来修补人工合成的材料，这样就可以使聚合物的网球拍变得更加结实耐用，手机线路板更容易修补，汽车车身更坚固、更漂亮。现在，终于找到了，也许要不了多久，这种全新的汽车人们就可以开上了。
以前，人们采用的修补方式通常是在破损的部位穿孔、打眼、填充、打补丁等，现在，只需要预先在制作人工合成材料的时侯，在树脂的基质中，均匀的混合一种特制的、内注有特殊树脂的超微胶囊，然后再像撒盐粒似的，均匀的把一种化学触媒微晶遍撒开来，最后一起制作成形，这样就可以使这种内嵌无数超微胶囊的聚合物部件，具备自身愈合的能力。如果出现破损的现象，预先放入的触媒就会激活胶囊中的特殊树脂，让树脂开始自动的软化，等到变成粘稠的液体时，注入和填充出现的缝隙或孔洞就开始逐渐的凝固，这样就能使人工合成的材料，长期持续的自动修复破损的部位。
这项研究成果具有非常广泛的用途，它可以延长用于整形的填充物的寿命。如果用在航天领域，就可以制造出更加坚固、更加持久耐用的宇宙飞船；用在电子领域，就可以生产有自愈能力的微电子线路板。
能自动修补破损的智能塑料的出现，让各种材料具有了自动的功能，这样就可以使材料变得持久耐用，节约了人力、财力。不过，这段路还很长，需要我们不断的去探索发现。
16.高速发展的新材料
非晶态合金的出现，给高新技术产业带来了材料上的重大变革，它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展。
非晶态合金在电子技术领域，具有高效、高导磁、低损耗等优异的物理性能，这样就有力地促进了电子元器件向高效、高频、节能、小型化方向的发展，并且可以部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料。我们可以预测，在未来的电子技术领域中，非晶态合金将会占据十分重要的位置。
如果在电力技术中采用这种非晶态合金，可以让它成为铁芯材料的配电变压器，它的空载损耗可比同容量的硅钢芯变压器减少60%～80%。通过使用这种变压器，每年可节约将近50×109KWH的空载损耗，节能产生的经济效益也是非常可观的。它在减少电力损耗的同时，也降低了发电的燃料损耗，从而减少了诸如CO2、SO2、NOx等有害气体的排放量。所以说，非晶态合金也是一种绿色的环保材料。
中国是世界上能源紧缺的国家，同时也是能源消费增长最快的国家，要想不断满足社会可持续发展和保护生态环境的需要，发展这种新型的变压器，就显得十分重要。
中国在发展这种非晶态合金产业方面先后投入了大量的资金，组织科技的攻关。通过不断的努力，中国在基础研究、材料研究、工艺装备、应用开发及产业化等方面都取得了科研成果，多个项目都具有国际先进的水平，为非晶材料的产业化创造了良好的科技环境。因此，成功地建立了千吨级铁基非晶带材生产线，以及相应的非晶配电变压器铁芯生产线，这标志着中国非晶微晶材料生产和应用已步入了产业化的阶段。
中国研发的千吨级非晶带材生产线成功喷出了220毫米宽的带材，还成功的实现了在线自动卷取，在项目的实施过程中，突出了工程化和配套化，这标志着中国在非晶材料的研究和生产方面都达到了国际先进的水平。另外，中国在非晶带材产业化关键技术、非晶配电变压器铁芯制造技术、非晶丝材制备技术、非晶铁芯应用开发技术等方面也取得了突破性的进展。在国际上，许多国家也都投入了巨额的资金来发展这种非晶态合金产业。
非晶态合金是一种高新技术的材料，也被称为是跨世纪具有新型功能的材料。它是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，具有卓越的物理、化学和力学性能。它的市场需求量将会非常的大，产业化前景也将会非常的广阔。
17.无害的蓄光型夜光材料
夜光材料就是指物质能在黑暗的环境中，发出各色的荧光。其实，人类对夜光材料的使用，已经有了相当悠久的历史。比如人们戴的夜光表，就是把夜光材料用在了手表的盘面上所制造成的。但是很多人都不知道，我们平常所使用的夜光物品虽然好看，但是却会对人体产生一定的危害。
夜光材料通常可以分为两种，自发光型和蓄光型。自发光型夜光材料可连续不断的发光，不仅在黑夜能发光，白天也同样能发光。它的基本成分是由放射性的材料组成的，所以不需要从外部吸收大量的能量。可是，因为它含有放射性的物质，所以在使用的时侯，受到非常大的限制，另外，对废弃后的处理也是一个问题。
蓄光型的夜光材料一般都很少含有放射性的物质，所以它不存在使用方面的限制，但是，它要靠吸收外部的光能才可以发光，而且要储备足够多的光能，才能保证连续不断的发光。辉度不够是蓄光型夜光材料的一个缺陷。比如，像我们以前一直使用硫化锌，来作为余辉型荧光体，但是它发光的时间太短，辉度更是不够。于是后来人们就掺和了一种放射性同位素，钜147，发光的效果是理想了，但是由于放射性同位素的介入，使得它不符合环境保护的要求。
所以，科学家们长期以来研究的一个课题，就是研制一种高效而又无公害的蓄光型发光材料。在这个方面，日本的科学家首先在世界上取得了重大的突破，他们研制出了一种发光的元件，既不含有放射性的物质，又能在整个黑夜中一夜保持发光，而且亮度也非常高，是传统夜光材料的100倍，真的可以称得上是一种划时代的夜光材料。
科学家在研究中使用锶铝酸盐作为母体结晶，掺入了高纯度的氧化铝及碳酸锶等稀土类的金属，在高温的条件下烧结，形成原料后加以粉碎，然后是筛选。最后发现，颗粒小的材料密合性能比较好，辉度也比较低，而实际上能使用的是直径为50微米左右的颗粒。科学家反复试验了各种成分在材料中的比例，找出了能组成最佳发光体的比较理想的成分。
蓄光型的发光材料，完全可以使用在地铁车站的隧道之中。像地铁车站里的各种显示牌，开始以为不能够使用这种蓄光型的发光材料，因为，主要是考虑到地下无法储蓄一定量的光能。但是，经过试验证明，使用这种无公害蓄光型的发光材料后，效果还是很好的。地铁列车每隔几分钟就有一趟开过，经过站牌的时间仅有10秒钟左右，要在这么短的时间内为发光元件补充能量，其实，列车车厢内透出的灯光，就完全可以满足需要。
这种无公害高效蓄光型夜光材料，被广泛的推广后，它可以有很多的用途。如果人们以它为载体，完全可以大量的利用太阳光这个清洁的无公害能源。
18.碳纳米管显示器问世
日前，中国的一个研究小组首次利用碳纳米管研制出了新一代的显示器，这标志着中国在碳纳米管应用技术上取得了重要的突破，并跻身于碳纳米管场发射研究领域的世界先进行列，为通用平板显示器的研发开辟了新的捷径。
碳纳米管显示器，在普通电压的驱动下，1厘米见方的硅片上排列有序的上亿个碳纳米管立刻源源不断的发射出电子，在电子的“轰击”作用下，显示屏上就出现了清晰可见的图像。这种显示器可以连续无故障运行1600个小时，显示的质量和性能也不会出现任何的衰减。
和传统的显示器相比，这种碳纳米管显示器不仅体积小、省电，重量又非常的轻，显示的质量也很好，而且响应的时间仅为几微秒，它从零下45℃到零上85℃都能正常的工作，因此，它拥有非常广阔的潜在市场前景。
世界上某知名的电器生产厂家利用碳纳米管显示器的原理，研制出了碳纳米管有源矩阵彩色电泳显示器，该电子纸显示器为14.3英寸，相比传统的显示器，这种显示器有多种优势。EPD不需要背光，只需要非常小的电能以及可见光的照射即可，此外，图像可以在EPD上保留，不需要持续不断的刷新屏幕，与其说是显示器，倒不如说是电子报纸。EPD将不会仅限制于电子纸设备，还可以用于手机及其他移动设备。
研究人员通过研究两级结构丝网印刷碳纳米管显示器引线电极的线性分压问题，发现了电极的线性电阻，会导致不同像素点间存在0.2%的电场偏差，引起8位元（256级）灰度显示中的24级灰度被淹没。为解决电极引线引起的灰度图像显示失真的问题，研究人员提出了一种CNT-FED电极的改造方法。他们通过改进屏内部引线电极和增加阴极反馈电阻，使像素点间的等效电阻值偏差从总电阻值的0.2%减小到0.0003%，并且抑制了发射电流的波动、增加了像素点的过流保护。通过计算和仿真结果的显示，新电极消除了256级灰度显示的失真，并且有效地提高了CNT-FED的发光均匀性。
多年前，科学家发现了“超级纤维”碳纳米管，近年来，科学家又发现，碳纳米管拥有非常好的场发射性能，希望可以代替其它的材料，成为比较理想的场发射显示器阴极材料，从而缩短碳纳米管和普通老百姓的距离。
利用碳纳米管拥有非常好的场发射性能，一些国外的专家先后研制出了具有初步显示功能的实验品。但是因为碳纳米管是需要移植的，很难保持方向上的一致性，所以，其场发射性能被大打折扣。
近年来，中国在“超级纤维”领域方面的实力也是相当强的，科学家也是在不断的开展相关的研究，并且有了突破性的进展。国内一所大学的研究小组，采用新的技术途径，引导碳纳米管有序、定向的生长在导电的硅片衬底上，并且进一步的研制出了功能完备的场发射像素管，它的纯度高，有序性好，场发射性能也提高了许多。他们为碳纳米管平板显示器的实用化进程，做出了独特的贡献。
随着人们对碳纳米管进行批量的生产，所配的浆料可涂到各种形状的基底上，为大规模的生产节能灯，以及场发射显示器打下了一定的基础。激光打标机也可以实现任意形状线条的雕刻，将为显示器像素的制作提供有力的技术支撑。更重要的一点是，由于三电极平面型场发射显示器的原理性验证成功，使显示器的制作工艺有了很大的简化，并且很容易就能实现大面积化。
碳纳米管还可以制作成性能极好的微细探针、导线、加强材料，以及理想的储氢材料等。它使壁挂电视成为了可能，并且在将来可能替代硅芯片的纳米芯片中扮演极其重要的角色，从而引发计算机行业的技术革新。
碳纳米材料近年来一直处于国际科学技术研究的前沿领域。碳纳米管显示器的问世，必将给人类带来电子技术领域新的一轮革命。
第二章 我们生存的地球
1.天堂般的草原
最是忘不了腾格尔那“蓝蓝的天空，清清的湖水哎耶，绿绿的草原，这是我的家哎耶……”自由辽阔的歌声；最是忘不了幼时那“敕勒川，阴山下。天似穹庐，笼盖四野。天苍苍，野茫茫，风吹草地见牛羊”岁月静好的憧憬。
草原，就像是被风吹散开来的绿色墨汁，爬过低矮的沙丘，漫过浅浅的洼地，一直涌到天边。蓝天白云相依之下，一陈风儿吹弯了牧草，便看见那悠然自得牛羊。这样的一片翡翠世界，纵使是那烟花三月的江南也比不上的！
久居在灯红酒绿的繁华之中，猛然间身临这浩瀚茫茫的草原，携一身亮丽的色彩，傲立在被风吹过的广袤无垠的原野之上，那不可企及的辽阔，那清澈的高原，那盈盈欲滴的青淳，那天然去雕饰的自然，怎不令人惊叹，怎不令人心旷神怡，怎不令人如痴如醉！
只有走近草原，才能走近一望无际的博大，放眼看去，处处都是暗涌的碧波万顷。只有草原的辽阔才能让人真实地感觉到天的高远；只有草原的广袤才能让人真切地感知到地的博大。迎风而立在这苍茫的绿海之间，仅仅是舒展双臂的刹那，便能拥有“天地与我并生，万物与我惟一”的境界。
只有走近草原，才能走近一片柔美纯净的超然之中。淡淡的风轻轻的吹着，白白的云悠悠地飘着，绿绿的草随风摇摆着，淡雅的芳香四处飘荡着，坐在这深深的草地里，沐浴着暖暖的阳光，心中的圣洁都随着这坦荡无尽的草色铺向了远方。
走进草原，你便走近了一个温馨却又充满想象的童话。你看，那云，那草，那花，那马，那牛，那羊，都是这草原童话的精灵。纵使微不足道，它们也都有着属于它们自己的故事，纵使微乎其微，它们也都有着属于它们自己的念念不忘。徜徉在这翡翠童话之中，你所有的悠闲，你所有的从容都将得到淋漓尽致绽放。
走进草原，你便走近了暖阳轻照般的眷恋。坐在那在阳光里绽放的花瓣里，捧起酒一样的牧歌，那悠扬深情的曲调便是你心中情感的缓缓流淌。这种温暖，是你在纸醉金迷的匆忙中，寻觅到的一份闲适；这种眷恋，是你在日甚一日的寂寞中，揽入情怀的一份恬淡。
走过草原，你才会在梦想与现实的落差中，拥有盎然蓬勃的勇往直前；走过草原，你才会在人生得意须尽欢之时，拥有返璞归真的淡定；走过草原，你才会在拂去岁月尘埃之时，拥有“回首向来萧瑟处，归去，也无风雨也无晴。”的豁达与从容！
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