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鼠活了 4 天 4 夜。这种薄膜有鱼类鳃的功能，如能制出高效产品，也许人类
就可以在深海里长期停留而不需要潜水设备。这样人就可以住在美丽的海底
龙宫中了。
高分子还可作为储能材料。人们已发现环庚二烯在吸收光能后变成环庚
烷，当它释放出热量后又回复到环庚二烯。如果能提高其储能指标，将非常
有用。
1987 年，人们用泡沫塑料加工出一种增大型生长聚合物，它的奇特之处
在于：与一般材料受拉变细相反，它受拉后横截面变粗。1988 年研制出的多
孔聚四氟乙烯，泊松比为负 12。这种材料作铆钉抗拉性好，用它作为密封、
减震、吸音材料，也有优良的效果。
复合材料
金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料，是人类大量使用的三大
类基本材料，它们各以自身的特点，满足人类多方面的需要。随着现代科学
技术的发展，人们对材料性能的要求越来越高。例如，空间技术需要耐高温、
防辐射、重量轻、强度大的材料，电子技术需要电磁性能好、易加工、寿命
长的材料。三大基本材料都有各自的缺点：金属材料大多不耐腐蚀，无机非
金属材料较脆，有机高分子材料不耐高温。它们单独使用时难以满足现代技
术的综合需要。一个行之有效的办法是把两种或多种材料复合起来，互相取
长补短，以获得工程技术所需要的综合性能，这就是复合材料。
现代复合材料，本质上是基体和增强剂的复合。基体的角色通常由合成
树脂、塑料、橡胶、金属、陶瓷来担当，玻璃纤维、硼纤维、碳纤维起着增
强剂的作用。复合材料按其结构特点可分为纤维复合材料、细粒复合材料、
层叠复合材料及骨架复合材料。目前发展最快的是纤维复合材料。
纤维复合材料
玻璃钢是人们所熟悉的一种复合材料，它是本世纪 40 年代研制出来的。
以玻璃纤维为骨料，以合成树脂作基本和粘结剂，加热压制成型就得到玻璃
钢，其成品强度可与钢材媲美，比重仅为钢的 1／5～1／4，耐高温、抗腐蚀、
电绝缘、抗震抗裂、隔音隔热、加工方便。在航空、机械、汽车、舰船、建
筑、化工等部门得到广泛的应用。
1960 年，美国人研制出了硼纤维，这是一种强度和弹性都比玻璃纤维更
好的纤维材料。其制作过程是：把直径 13 微米的钨丝放入高温沉积钨内，在
三氯化硼和氢气的混合气体里加热到 1000℃以上，炉丝上连续沉积金属硼，
就形成了钨丝外面包着硼的纤维，其强度是玻璃纤维的 5 倍。它既可与树脂
复合又可与金属复合。用硼一环氧系复合材料作宇宙飞行器的结构材料比用
铝和铝合金重量轻、强度高。用金属铝作基体的硼铝复合材料耐 1200℃高
温，用来制造飞机机体可使飞机重量减轻 23％。用硼纤维补强的钛镍复合材
料在军事和空间技术上起重要作用。
碳纤维是最近十几年才发展起来的一种新材料。它可用聚合物纤维通过
一定的工艺制得。把聚丙烯腈丝在 200～300℃的空气或氧气中进行热分解，
然后在 1000℃的氢气中碳化，最后在 2500℃的惰性气体中迅速加热，就可得
到石墨化的纤维。这种碳纤维直径只有 5～10 微米，十分脆。人们用溴或一
氯化碘来塑化纤维，经塑化的纤维可纺成纱、织成布，最后除去塑化剂，碳
纤维仍保持原来形状。
碳纤维的特点是高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕
变、导电传热、密度小、热膨胀系数小。但它难与其他材料复合，所以复合
前要首先作表面处理。
用碳纤维增强的尼龙 66 有很好的韧性和良好的导电性，可作电荷分散体
和导电体。其耐磨强度比用玻璃纤维增强的尼龙 66 高 4 倍。碳纤维增强的聚
苯硫醚具有优异的抗拉强度，导电性提高，表面电阻降低，有优异的耐腐蚀
和耐水解性能。
用碳纤维增强陶瓷或玻璃，不仅能提高陶瓷或玻璃的强度，更主要的是
大大提高了其韧性。这种增强复合材料在燃气涡轮机、火箭发动机上用于制
作关键设备。用碳纤维增强金属能有效地提高材料的综合性能，是一项很有
发展前途的技术。用碳纤维增强铝的复合材料的技术已经发展成熟，它生产
成本低，材料的比强度、比刚度高，能耐高温，抗拉强度、耐磨性好，是电
和热的良导体。因此在飞机、坦克、导弹、卫星等方面得到广泛利用。
目前发展较快的还有金属纤维增强金属的复合材料。例如，用钨纤维增
强铬铝钇铁合金而制得的复合材料，具有高温强度高，延展性好，抗氧化，
耐腐蚀等最佳综合性能，是生产燃气涡轮机叶片、火箭发动机喷嘴、航天飞
机鼻锥等的优质材料。
混杂复合材料是把玻璃、碳等纤维按各自的特点组合起来，编制成粗纱、
毡、布等，再与塑料、陶瓷等复合而成。这种办法的优点是成本低，能使各
种材料的特性互补以获得较高的综合性能，并且还会获得意想不到的混杂效
果，因而发展迅速。
其他类型复合材料
细粒复合材料的一个代表是金属陶瓷。它是由陶瓷相和粘结金属相所组
成的非均匀复合材料。陶瓷相主要是高熔点的氧化物、硼化物、碳化物等，
金属相是某些过渡族金属及其合金，金属相和陶瓷相之间并不发生化学反
应，而是靠分子间的相互扩散和渗透而形成复合材料。它的特点是既具有金
属的韧性、高导热性、良好的抗热冲击性能，又具有陶瓷的耐高温性能。因
此它在宇航、化工、机械、冶金、国防等行业都大显身手。
最早出现的层叠复合材料是夹层玻璃。它是在两层玻璃中间加入塑料等
填充料粘结而成。在钢化玻璃产生前，这种夹层玻璃常用作汽车等的窗玻璃，
在防止玻璃伤人方面起过积极作用。现在有的飞机也采用多层的有机玻璃作
窗门，人们常用金属板夹高性能高分子材料作减振材料，以减轻振动和降低
噪音。
复合材料是材料领域的奇葩。它充分利用现有材料各自的优点，按科学
的方法加以复合，使它具有各种材料的优点而克服其缺点，从而获得优异的
综合性能。经过几十年的发展，复合材料已有三代：
40 年代研制的玻璃钢，是用玻璃纤维增强塑料，这是第一代。
60 年代后研制出的用碳纤维、芳纶、碳化硅纤维等增强树脂，属第二代。
目前正在发展的纤维增强金属、陶瓷纤维增强陶瓷等，属第三代。
在利用复合材料获得优异的结构性能的同时，人们也在努力开发具有各
种功能的复合材料。这些材料具有奇妙的声、光、电、磁、热性能，在日常
生活中、工业生产、航空航天、国防等领域都发挥着巨大作用。
材料工程放异彩
现代显微测试技术的迅猛发展，使人们在观测材料的结构时，能从晶体
再细微到分辨出原子和电子，因而对材料所具有的独特的物理性质（电学、
光学、磁学、热学、能量转换等）能够不断地揭示，给人类提供了设计新材
料，改造、利用现有材料的依据。自然科学的进步和高新技术的旋风，为材
料工程增添了异彩，已经培育出现代材料科学的灿烂花朵。而且由于高科技
的涌现，人们已经制造出了许许多多性能奇妙的新材料，成为材料园地中的
佼佼者。用于材料工程上的技术繁多，有离子束、电子束、激光束、电解、
电镀、化学镀、高压力、快速冷凝等等，都在制备新材料方面做出了重大贡
献。
载能束巧夺天工
载能束指的是电子束、离子束、激光束。将这些具有高能的束流强行注
入材料内部，在材料的表层可以迅速加热到高温，也可以实现快速冷却，冷
却速度达每秒 1012摄氏度。这两种作用和载能束的本身都能对材料发挥奇特
的作用。载能束本身的离子作为掺杂物质，掺入材料表面，能改变材料表面
的成份。快速加热和快速冷却，会引起材料内部的结构变化，使原子重新组
合，新的化合物可由此产生。
1973 年，迪利那利发明了用离子注入的方法把晶体合金转变成非晶合金
（有关非晶合金的性质，在“繁星闪烁”一章中另行详述），这个方法是事
先选择要注入合金晶体的元素，然后，把这些元素放入放电管，在放电管两
端加上高电压，放电过程中使放入元素变成离子。这种放电管叫离子源所形
成的离子进入磁质量分析仪，通过分