超導電纜也是一種複合材料,它是以銅—錫合金為基體,埋入295根铌線後組成,經過擴散處理在界麵形成七微米厚的Nb2Sn金屬化合物,它具有超導性,可以用於製造磁懸浮高速列車、核聚變反應堆電磁鐵、儲能超導感應器、超導發電機等新產品。
功能材料
功能材料是指在電、光、熱、磁、催化、分離、生物和醫學等方麵具有特殊性能的材料。我們對它還是比較熟悉的,如日光燈管的內壁塗有發光材料;照相膠卷上有感光材料;擴音器話筒和電唱機唱頭裏裝有壓電晶體材料。
這些材料均屬於功能材料。隨著各種奇妙的功能材料層出不窮,光電、電聲、激光、紅外、半導體、超導技術的應用,仿佛使我們進入了一個神話世界。
上天、入地、千裏眼、順風耳已成為事實。
在當代的科學技術中,功能材料應用更加普遍了。例如,人們習慣上的“電腦”、“電鼻”、“電眼”、“電耳”、“功能高分子材料”等,就是分別采用記憶、光電、氣敏、壓電晶體和人工合成材料製成的。
電腦是電子計算機的俗名。“電腦”是怎樣記憶事物的呢?原來,電子計算機的“大腦”又叫存貯器,這是一個很大的“記憶倉庫”,是存貯數據和指令的地方。它好比我們使用的筆和紙。計算機需要人事先編排好“計算程序”,存放在存貯器中,這樣計算機便記住了解題方法和步驟。那麼存貯器又是依靠什麼方法來記住“計算程序”的呢?靠的是許多圓環記憶磁芯,它的直徑比芝麻粒還小。每粒磁芯能夠在電場作用下,互相轉化成兩種磁化狀態。這兩種磁化狀態分別代表“0”和“1”。如果加正向電流代表“1”,那麼反向電流就代表“0”,一個磁環能表示“0”和“1”兩種狀態。如果有三個磁環組成一串,就能表示八種狀態,即:000,001,010,011,100,101,110,111。若用四個磁環,就能表示16個(24=16)狀態。許許多多串磁環組成的磁芯體,就能像人的頭腦一樣,記憶大量數碼。可以把信息隨時寫入存在磁芯體裏,要用的時候可讓計算機隨時“讀”出,或通過打字機打印出來。如果不用時去掉也很容易,隻要送入一個負電位,磁芯體立刻變成“0”
狀態,好像寫滿字的紙瞬間變成了白紙。正因為磁芯體有這些特點,所以,用氧化鐵磁性材料製成的磁芯成了電子計算機的關鍵材料。
目前,我國電子計算機的生產和應用,在世界新技術革命浪潮的推動下,出現了喜人的勢頭,品種、數量增加,質量提高。在電網調度、電廠監控、水文預報、瓦斯監測、倉庫管理、收購統計、存款利息估算、鐵路調運、賓館管理等許多方麵已被利用起來,提高了社會綜合服務的經濟效益。
德國大詩人歌德曾經說過:“眼睛的存在應當歸功於光。”正是由於光的刺激,動物身上的有機物才在億萬年進化的過程中,逐步形成了感光的器官——眼睛。然而,今天人們隻花數十年的時間就利用光電材料製成了與人們眼睛功能相似的“光電管”。
19世紀末,人們發現銫、銣、鉀、鈉等金屬內部的電子很不穩定,受到光線照射後,一部分電子會被釋放出來,所釋放的電子數量與光的強弱成正比,這種現象叫光電效應。如果用一塊具有光電效應的金屬板和另一導電的金屬板組成光電管,並分別加上正負電壓。那麼,一旦光線照在負極板上,電路中就立即會有電流通過,而電流的大小與光照的強弱成正比。由於光電管能夠把光和電聯係起來,使光信號變成電信號,因此光電管又稱“光電眼”。
而銫、銣等金屬正是製造光電管最重要的材料。光電管現已廣泛用於電視、電影、無線電傳真等方麵,正為人類造福。
“光電眼”還在信號裝置、光度計、照明、自動控製等技術方麵,有著廣泛應用。例如,用於自動控製煉鋼爐溫度,由於“光電眼”可以根據爐內光線強弱精確地“算出”溫度,自動裝置就能夠采取相應措施,及時準確地調節爐溫;有的“光電眼”不僅對光的強弱很敏感,而且還能識別顏色。生產中如要實現帶色圖案工作的自動化,可讓“光電眼”分辨彩色圖案的色澤、亮度和形狀,把光電信號輸入到電子計算機,“電腦”經過鑒別判斷,即可命令機器去完成規定的動作。
“電鼻”的學名叫“氣體檢漏儀”,是發現危險氣體和檢查危險氣體濃度的儀器。它是怎麼“聞”到氣味的呢?原來,這個儀器中裝有一種金屬氧化物材料,叫氣敏半導體。由二氧化錫、氯化鈀等材料混合燒結製成,它的表麵吸附著氧分子。當儀器靠近易燃、易爆氣體時,這些氣體很容易和氧結合,奪走氣敏半導體表麵的氧,警報器便發出信號。氣體消散後,即可再次使用。