現在的科技中,半導體等材料的應用,為生活物品提供了智能的可能。
在材料科學的發展中,有不少是在很明確的實用性目標的指引下展開探究的。
英國一家自行車公司首次採用二氧化矽材質的輪胎和陶瓷軸承製造了一種新型自行車,其目標是打破由奧運會自行車賽金牌得主克裡斯·博德曼保持的世界紀錄。這種取名為奧羅拉的自行車重量更輕,且更加堅固耐用。車身採用的材料是只有維夫薄餅厚的一整片碳複合材料,設計的形狀很像戰鬥機的機翼,這種輕質複合材料通常是軍方製造隱形炸彈時所用。
軸承採用的是與超音速汽車和宇宙飛船上相類似的軸承,它使自行車的重量降低,性能提高。這是由於在車輪和曲柄上省掉了標準的鋼軸承,因而大大降低了滾動阻力,提高了車速。
在降低滾動阻力方面,最大的創新是採用了二氧化矽材質的新型輪胎,這種降低阻力的新技術並不僅限於自行車上使用。該車的發明人布魯斯·伯斯福特和他的研製小組還利用這項技術研製出一種新型的頭盔。如何使一些無生命、冷冰冰的物體看上去有知覺、感覺,就像靈魂附體一樣?對,這些物體確實被賦予了「靈魂」,使它們似乎有了「智慧」。當然,它們的「智慧」是人給的,是用來為人類服務的。科學家們希望的是,給從飛機到牆壁等所有的物體安上「眼睛」、「大腦」、「肌肉」等使它們成為「智能材料」
比如讓橋梁和公路自己修補裂痕,在橋梁或公路內部鋪上充滿密封劑的纖維,一旦出現裂縫,纖維也會破裂,放出密封劑將破裂的地方修補好,當空氣汙染超標時,「智能材料」會使冒煙的煙囪改變顏色,以使人們來提醒它的主人;當路面結冰時,路面會變色,以提醒司機小心。
智能材料是一種新型材料,他們能夠自動感知周圍的環境,對外界的刺激能夠做出適當的反應,對自身的缺陷和破環能夠預先做出檢測和預報。
你見過帶有MP3音導播放器的比基尼遊泳衣、內裝行動電話的襯衣和既可保暖又可告誡那些彼此距離太近的滑雪者放慢速度的滑血衣嗎?如果你父母對你不放心,他們可讓你穿上內帶全球定位儀的兒童定位衫,以保證隨時找得到你。
這些都不是幻想。與以前通電線的衣服不同。設在薩裡的消費類電子產品公司菲律賓雷德希爾實驗室的多學科研究小組已對這類智能型服裝進行了兩年的研究。
該研究小組通過將機織、手織和印花織物與新型導電材料融為一體,使表面看上去與傳統服裝沒什麼兩樣的衣服增添了智能。而且這種衣服還可以洗。
伊夫斯說:「按照我們的設想,要不了幾年,電子服裝將形成一個個人區域網』。人們將真的做到早晨一起床就給自己接通電源。」
你知道半導體為什麼會和天線電結上緣呢?
半導體是一種導電能力介於導體和絕緣體之間的材料。科學家在半導體材料中加入不同的物質,使它導電能力不同。又將導電能力不同的半導體組合起來,就可以製造各種類型的電晶體。
電晶體比電子管體積小,性能好,省電、又耐用,所以很快成了電子產品的主角,千裡姻緣就這樣一線牽了。現在,半導體材料又更新換代了,大規模集成電路已發展到在米粒大小的半導體晶片上,集成了156000個電晶體,使得一臺電腦只有手掌大。
信息科學的發展日新月異,而信息材料是實現高度信息化的必備武器。
首先是光纖通信的出現是信息傳輸的一場革命。光纖通信一個最為突出的特點就是信息容量大。例如一根13毫米粗包含有144條光纖的電纜,可以通過48000多路電話,比同軸電纜的容量大幾千倍。此外,光纖通信還有質量輕、佔用空間小、抗電磁幹擾、串話少、保密性強等許多優點。
其次是敏感材料,敏感材料是材料中的「千裡眼」與「順風耳」,它們對光、電、熱、聲、磁等信號的變化反應很靈敏,是用來製造電子計算機和自動控制裝置不可缺少的敏感元件。
敏感元件材料有陶瓷材料和半導體材料,以及高分子材料。目前,敏感材料正朝著高靈敏度和多功能化的方向發展。這就要求相應地採用新型的信息材料。例如多孔陶瓷材料,它既可以用作氣敏元件,又可作為溼敏元件
最新的智能化材料是興電信息處理材料,它是用來進行興學信息處理和運算的材料。
半導體的應用使生活變得更智能。