几万个并排才有一根头发粗，却能“刀枪不入”？

我们正在经历第四次工业革命，这是人类文明史上继蒸汽技术革命、电力技术革命、信息技术革命之后又一次重大飞跃，新计算技术、物联网技术、人工智能、先进材料、生物技术、空间技术等取得了空前快速的发展。其中材料科学的发展进步，深刻影响着我们的衣、食、住、用、行。

“刀枪不入”的碳纳米管

碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成的一维纳米材料，它与金刚石、石墨、富勒烯（一种完全由碳组成的中空分）等一样同属于碳家族成员。这种由碳原子层卷曲而成的碳管，管壁厚度只有几纳米，管直径也只有几纳米至几十纳米，几万个并排起来才有人的一根头发丝粗。

碳纳米管号称“超级纤维”，它的密度仅为钢的1/6，但抗拉强度却是钢的100倍。用碳纳米管制成高强度碳纤维材料，再用这种材料生产出轻便且能“刀枪不入”的防弹背心，即使是武侠小说《射雕英雄传》中桃花岛的镇岛之宝“软猬甲”，也不能与之媲美。

碳纳米管因其独特的结构和物理化学性质，成为最有前景的新材料之一，在信息储存、电子器件、储能、航空航天等领域具有广泛的应用。

能够“呼吸”的贮氢合金

贮氢合金是在一定温度和压力下，能可逆地吸收和释放氢的合金。它仿佛能呼吸一样，可以吸入和呼出氢气。

因此，可以采用贮氢合金来储能，为航天器、潜艇、燃料电池汽车等提供动力。更重要的是，它储氢密度高、能源损耗低，且不需要庞大而笨重的钢制容器，使用、存储和运输都极为安全方便。

在未来的能源结构中，氢能是最具发展潜力的清洁能源之一，会“呼吸”的贮氢合金有望为人类“呼出”一个低碳环保、绿色亮丽的生态环境！

用碳纤维材料生产的高强度轻量化车身

“百变大咖”的电致变色材料

电致变色材料在外电压驱动下，其光学属性能够发生可逆和持久稳固的变化，外观上则表现为颜色和透明度的可逆变化。究其原理，主要是透明导电层、电解质层、离子存储层等相互配合，实现变色功能。

在手机领域，人们就曾使用电致变色材料——只要轻轻敲击，即可实现手机外壳变色，还可以自定义颜色。在建筑方面，使用电致变色玻璃制成的窗户，能根据温度、日照自动调节颜色和透光度，可实时保护隐私，还能带来冬暖夏凉的效果。电致变色材料还可用于生产防眩目后视镜、飞机舷窗、汽车天窗等。

杭州亚运会电竞类比赛主场馆，屋顶的电致变色玻璃天窗可通过感应室外温度，自动调节进入室内的热辐射量

新成果层出不穷，新材料日新月异。在材料科学领域里，人类正在不断创造奇迹！

不妨从今天起，多与孩子聊聊这些身边的“黑科技”。您知道哪些由新材料打造的智能产品？在评论区留下您的发现或期待！

责任编辑 |赵青云

运营编辑 | 赵青云

质量审核 | 李雅欣 王维嘉

图片来源 |《知识就是力量》杂志，原文《改变世界的新材料》，撰文 /张寿春（中南大学化学化工学院），原文有删改，原创作品转载请注明来源。

知识就是力量

现订购2026年

定价360元

把一整年的知识搬回家！