编者按:中科院之声与中国科学院上海硅酸盐研究所联合开设“科普硅立方”专栏,为大家介绍先进无机非金属材料的前世今生。我们将带你——认识晶格,挑战势垒,寻觅暗物质,今古论陶瓷;弥补缺陷,能级跃迁,嫦娥织外衣,溢彩话琉璃。
随着科技的发展,人类合成的产品愈来愈极致,要么从无到有,要么高度模仿天然产物。在材料科学家的眼中,合成均匀、致密、完整的材料,比如火龙果结构(图1),是一种追求。理想是美好的,然而,在地球上,由于重力的存在,在材料中常常会发生沉降现象(图2),无法得到完美的材料。
图1 均匀、致密、完整的“火龙果结构”(图片来自网络)
图2 地面上材料中常见的沉降现象(图片来自网络)
为了解决这个问题,一小部分饱受地球重力困扰的材料科学家,似乎想要挣脱地球母亲的“束缚”,而想到了外太空环境,并由此开创了空间材料科学。(需要注意的是:太空中并非没有引力,根据万有引力定律,任何两个物体之间都存在引力,只是离开地面上升到太空中,与地心的距离变远了,因此来自地球的引力变弱了。)聪明的科学家们利用外太空的特殊环境,开展了材料研究,期待合成完美的材料。
图3 科学家的困扰(图片来自网络)