正文 第12章 材料工程放異彩(4)(2 / 3)

用非晶態合金製作成性能穩定、精確可靠的應變儀和各種傳感器都已投入使用,已形成替代原有設備、器件之趨勢。

非晶態還有一些獨特功能,如低熱膨脹係數、在磁場作用的變形接近於零等,根據這些特性,人們已經製造出各種要求不隨溫度、磁場而變化的精密儀器,如標準量具、精密天平、高精度鍾表、104~105立方米的液化天然氣的大型運輸罐等。常用的磁錄像機、電視和電子顯微鏡也都需要大量的非晶態合金,如鐵—硼係,鐵—磁係(鐵、鎳、鈷)—鋯係等非晶態合金。

有的非晶態合金具有恒彈性特性,在受到不同壓力作用下,其產生的形變大小,不隨溫度變化而變化,是製作精密儀器的重要材料。

非晶態合金具有超高強度、高硬度、耐腐蝕的性質,是一種非常理想的刀具和軸承材料。

非晶矽太陽能電池,在國際能源危機的情況下,閃耀著奪目的光輝。由於太陽能是取之不盡、用之不竭和沒有汙染的能源,所以非晶矽的研究熱潮席卷全球。美國在1986年以前十年中已在這方麵投入15億美元。著名的物理學家英特在第八屆國際非晶態會議的閉幕式上說:“我不能預見未來,不能說明究竟在什麼時候,太陽能電池將要取代石油!”

各種富有特性的非晶態材料已占領了科學、技術、產業的各個領域,它們已成為重要的新型固體材料大家族的成員。雖然,非晶態科學從理論到實踐,還有許多問題尚未清楚,但是,有關非晶態材料的許多特性已被人們慢慢認識並付諸應用,在非晶態材料這個廣闊的領域內,人們將會開拓出許多新課題、新性能、新材料和新前景。當代冶金工業的“煉金術”的革命,在21世紀將繼續產生重大的影響。

高溫超導材料的探索人類的發展史上曾經興起過三次技術革命的風暴,它們已經被光榮地載入史冊。首次技術革命始於18世紀60年代,是以蒸汽機的廣泛應用為標誌,推動了社會工業化的大革命。第二次技術革命發生在19世紀70年代,是以電力的廣泛應用和無線電通訊的發明為標誌,把全球推進到了生產自動化的文明社會。第三次技術革命的掀起是在20世紀50年代以後,科學家們進行了一些重要的實驗,以發現了原子結構、電子、原子核分裂產生原子能、電子計算機、激光的廣泛應用為標誌,把人類社會推向了高度智能化的高度文明年代。隨著高溫超導體的發現,科學家們憑著高度靈敏的科學靈感,第四次技術革命即將到來!這是多麼令人振奮的消息!在人類發展的曆史長河中又要增添閃光的新星。回想超導材料發展的艱難歲月,科學研究者作出了多少艱辛的努力!

1911年的一天,荷蘭雷登大學的卡未林·翁納斯皮突然向世界宣布,他發現了超導現象!!!這個消息震撼了世界,人們以十分興奮而讚賞的目光注視著他的研究工作。1908年前,翁納斯成功地將氣體氦進行液化,使液體氦的溫度接近絕對溫標的絕對零度(零下273攝氏度)。這樣,當翁納斯的助手在接近絕對零度的溫區研究金屬汞的電阻和溫度的關係時,發現在絕對溫度4.2K附近,汞的電阻突然由0.125歐姆降到零。他的助手向翁納斯報告了這種奇怪的令人難以置信的現象。翁納斯開始並未介意,認為這可能是實驗上的失誤。但他還是以非常認真的態度,閉門謝客,把自己關進了實驗室,經過一天一夜的觀測,次日清晨,他向全世界宣布了他的實驗結果。這個結果,具有無窮的凝聚力,吸引著許多富有探索精神的科學家,在世界科技界,掀起了超導研究的熱浪,有人努力尋求電阻為零的新超導材料;有人探索超導材料的微觀結構和微觀機理;有人研究超導材料的電磁特性並且開拓它的應用領域。科學家們經曆了75年的艱難歲月,嚐遍了甜酸苦辣,已查明在元素周期表裏的大部分元素本身都具有超導特性或在高壓力作用下呈超導現象。科學家們肯定了其中隻有33種元素本身沒有超導性。但是,那些元素的超導轉變溫度極低,隻有零點幾度(絕對溫度K)至幾度(絕對溫度K)。隨即,由巴丁(J.Bardeen)、庫柏(L.N.Cooper)和施瑞弗(J.R.Sechrieffer)共同創立了解釋超導轉變的微觀理論。這就是著名的B.C.S理論,這個理論在1957年問世,他們因此而榮獲諾貝爾物理獎。在研究導體的電磁特性方麵,1933年邁斯納(W.Meissner)和奧克森菲爾德(R.Ochsenfeld)的磁測量表明,超導體的磁性完全與導體不同,糾正了統治超導界22年,認為超導體和導體的磁性能完全一致的觀點。這個效應就被稱為邁斯納效應,是現代懸浮超導列車能夠飛速運行的理論基礎。20世紀60年代後期,日本就開始執行超導磁懸浮列車計劃,利用超導磁力使車廂在軌道上懸浮起來,並推動車廂高速前進。1972年第一台MC—100型實驗車實驗成功,車長400米,浮起10厘米,但時速每小時隻有60千米;1978年時速達每小時347千米;1987年載人列車的時速已達每小時400千米。日本目前已計劃建設從東京到大阪的時速為每小時500千米的磁懸浮超導懸浮列車,在西歐也處在實驗階段,各方麵技術在實驗過程中都得到不斷的提高。人們期望這種列車不久將會運行在鐵路上。