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《迷人的材料》小读笔

《迷人的材料》小读笔

作者: 小蒋不素小蒋 | 来源:发表于2020-09-22 15:13 被阅读0次

小读笔针对一些我速读略读或代读(读别人写的读后感)的书籍,因为收集的划线句子和批注并不多,不足以撑起一篇大文章,所以专门收录在我的小读笔栏目里吧。


序章 走进神奇的材料世界


1、文明时代就是材料时代

从我们对文明发展阶段的划分(石器时代、青铜时代和铁器时代)就可以看出材料对我们而言有多么根本和重要。

近现代虽然不说 X 器 时代,用第 n 次工业革命来称呼了,但还是有别的说法,例如:

  • 是维多利亚时代的关键原料
  • 20 世纪常被歌颂为时代

2、心理物理学

例如针对“酥脆感”所做的研究显示,我们觉得某些食物好吃与否不只是跟味道有关,还跟品尝时的声音有关,两者同样重要。这让不少厨师受到启发,开发出具有音效的餐点,而某些薯片商更进一步,不仅让产品更酥脆,还让包装更会发出声音。

不管什么领域,设计者尽可能的去调用各种感官,就会让消费者有更好的体验。

二、正文


1、金属

(1)天然的金属

在石器时代,金属非常罕见,因此备受珍惜。铜和金是当时仅有的金属来源,因为地壳上只有这两种金属是自然存在的(其他都必须从矿石中提炼),此外还有陨石铁。

(2)金属的好处

少了它们,我们石器时代的老祖先就只能用燧石、木头和兽骨制作工具了。

金属跟这些材料根本上就不相同,金属可以锻造——加热后会流动且有可塑性。不仅如此,金属还越敲越强韧,光靠打铁就能使刀刃更硬,而且只要把金属放入火中加热,就能反转整个过程,让金属变软。一万年前最先发现这一点的人类,终于找到一种硬如岩石又像塑料般可以随意塑形,还能无限重复使用的材质。

我们的老祖先一定觉得金属这种软硬自如的能力非常神奇。

金属的可塑性来自位错在晶体内的移动。当你拗弯回形针时,里面有将近 100,000,000,000,000 个位错以每秒数千米的速度移动。

2、其他篇章略

略。

后记 材料科学之美


1、材料科学

这套理解世界的方式称为“材料科学”。

略。

2、尺度

(1)原子尺度

① 原子的分类

地球上自然存在的原子有 94 种,但其中 8 种构成了 98.8%的材料与物质,分别是铁、氧、硅、镁、硫、镍、钙、铝,其他都算是微量元素,连碳也不例外。我们已经能把一些常见元素转换成稀有元素,但得靠核反应堆才能进行,这种方法不仅价格高于采矿,还会产生核废料。

这就是为何黄金到了 21 世纪依然值钱。从以前到现在,人类开采的黄金加起来也只能放满一栋豪华别墅。

② 原子的排布

坚硬透明的钻石和乌黑柔软的石墨,两者的差别不在于原子,它们都是由同一种元素构成的,也就是碳。两者性质的巨大差异来自于原子的排列方式。

所以就算原子的种类极少,也可以创造出性质极为不同的材料。

但我们无法随心所欲地排列原子。排列的规则取决于量子力学,而量子力学把原子视为波函数,而非粒子,因此用结构来称呼原子本身以及原子形成的键结更为恰当。

(2)微观尺度

① 介绍

尺寸相当于人体的细胞核。

纳米技术

人类操控纳米世界已经有数千年历史,只不过之前靠的是化学反应或炉床冶炼之类的间接方式。而纳米科技之所以在最近蔚为风潮,是因为我们现在有了显微镜等工具,能直接在纳米尺度进行操控,创造大量的纳米结构。

③ 例子

1、硅芯片:

硅芯片是 20 世纪最伟大的科技突破之一,它就属于微观尺度。硅芯片由硅结晶和电导体聚积而成,是电子世界的动力火车。我们身边的电子设备包含了数十亿个硅芯片。

2、巧克力的微观结构:

这个尺度中还包括一个伟大的人造结构,就是巧克力的微观结构。可可脂结晶有六种结晶构造,熔点各不相同,使得巧克力拥有非常特殊的口感。糖的结晶和包含巧克力香味分子的可可粉也属于这个尺度。改变巧克力的微观结构就能改变巧克力的味道与口感,而这正是巧克力师傅的本领所在。

(3)介观尺度

① 介绍

介观尺度含纳了原子结构、纳米结构和微观结构,是肉眼可见的临界点

② 例子

手机的触控屏幕就是很好的例子。如果有水滴滴在屏幕上,我们可以通过水的折射看到它其实是由微小的像素组成的。

(4)袖珍尺度

① 介绍

袖珍尺度由原子结构、纳米结构、微观结构和介观结构组成,是肉眼刚巧可见的大小。

② 例子

丝线、头发、缝针和这本书的铅字都属于袖珍尺度。

当你欣赏和抚摸木理时,就是在袖珍尺度下感受这些结构的组合

(5)人的尺度

① 介绍

最后是人的尺度。这个尺度是之前所有结构的集大成者。

这是雕塑和艺术品的尺度,也是管送工程、烹饪、珠宝和建筑的尺度。

② 例子

我们握在手上、放进嘴里或位于我们体内的东西都属于此类。

这个尺度的材料都是我们日常所见的物品,如塑料管、油画颜料、石头、面包和螺丝等。

(6)总结

由于材料的小尺度结构都含纳在大尺度结构内,因此物质的体积越大,结构也越复杂。这表示次原子粒子和量子力学的世界虽然常被视为科学最复杂的领域,其实比牵牛花还单纯许多。

生物学家和医师早就明白了这一点。他们的学科长久以来一直是由经验和实验法则(而非理论法则)所推动,因为他们的研究对象不但大又有生命,且复杂到无法用理论描述。

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