材料科學領(lǐng)域是世界上最神奇的科學領(lǐng)域之一了，各種各樣的材料在我們身邊隨處可見，那么在這個有著特殊意義年份的愚人節(jié)，帶大家盤點一下那些鮮為人知的材料研究方向。

準晶材料

1984年，美國科學家D.Shechtman在研究用急冷凝固方法使較多的Cr、Mn和Fe等合金元素固溶于Al中，目的是穩(wěn)了得到高強度鋁合金，但是在急冷Al-Mn合金中意外發(fā)現(xiàn)了一種奇特的具有金屬性質(zhì)的相。這種相具有相當敏銳的電子衍射斑點，但不能標定成任何一種布拉維點陣，其電子衍射花樣明顯地顯示出傳統(tǒng)晶體結(jié)構(gòu)所不允許的5次旋轉(zhuǎn)對稱性。

后來D.Shechtman在《物理評論快報》上發(fā)表的文章中首次報道了這種具有包括5次旋轉(zhuǎn)對稱軸在內(nèi)的二十面體點群對稱合金相，并稱之為二十面體相，并稱這種具有5次對稱取向序而無周期平移序的物質(zhì)為準周期性晶體，簡稱準晶。

這一發(fā)現(xiàn)在當時的美國乃至真?zhèn)€世界都引起了軒然大波，震驚了世界上很多著名的材料學家。因為具有5、8、10及12次旋轉(zhuǎn)對稱的準晶物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，沖擊了傳統(tǒng)晶體學的兩個主要支柱，14種布拉維空間點陣和32種點陣對稱群，為此，準晶發(fā)現(xiàn)的初期很難為人們所接受，甚至還受到一些人的攻擊。但隨著物理學家、化學家和材料科學家對準晶結(jié)構(gòu)的不斷研究，人們很快發(fā)現(xiàn)統(tǒng)治人們很久的晶體點陣學說以及與此有關(guān)的周期性平移對稱只是一個經(jīng)驗規(guī)律，誰也沒有證明過晶體的平移序必定是周期性的。但是D.Shechtman通過理論與實踐的完美結(jié)合，充分肯定了5次旋轉(zhuǎn)對稱客觀存在。

準晶態(tài)物質(zhì)是傳統(tǒng)固態(tài)晶體物質(zhì)與非晶態(tài)物質(zhì)之間的過渡態(tài)新物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)和非晶體結(jié)構(gòu)有本質(zhì)差別。研究表明，準晶體物質(zhì)不僅能在合成材料中發(fā)現(xiàn)，而且在地球上、宇宙中都有可能找到準晶態(tài)物質(zhì)。目前科學家們已經(jīng)研究出準晶材料硬度強、電阻率高和導熱系數(shù)低等特點，相信在不久的將來，準晶態(tài)物質(zhì)將得到更多的開發(fā)和利用。

還有一個有意思的小插曲，D. Shechtman 在快速凝固的鋁合金中發(fā)現(xiàn)一種具有五次對稱軸的物質(zhì)之后先給AppliedPhysics Letter投稿，結(jié)果被拒。之后才給Physics Review Letter投稿，并且順利接收。D.Shechtman這篇文章很快吸引了各國學者在PRL上灌水并一舉奠定了PRL在物理學界的統(tǒng)治地位。如果當初APL的編輯慧眼識珠，那么也許現(xiàn)在執(zhí)業(yè)界牛耳的就是APL了。后來據(jù)說D.Shechtman在獲得諾貝爾獎以后，在做演講的時候經(jīng)常提到，他的成果被APL拒成為了人們的笑談。

聚合物分散液晶PDLC

PDLC又叫液晶調(diào)光膜，是將低分子液晶與預聚物相混合，是由多恩博士的小組于1984年發(fā)明， 該項技術(shù)利用相分離技術(shù)形成液晶微粒，技術(shù)上稱之為高分子分散的液晶技術(shù)或PDLC技術(shù)。在此之前，沒人能解釋這樣一種現(xiàn)象，即用來封液晶瓶口的環(huán)氧樹脂常常由透明變?nèi)榘椎默F(xiàn)象。

主要內(nèi)容是在一定條件下經(jīng)聚合反應(yīng)，形成微米級的液晶微滴均勻地分散在高分子網(wǎng)絡(luò)中，再利用液晶分子的介電各向異性獲得具有電光響應(yīng)特性的材料，它主要工作在散射態(tài)和透明態(tài)之間并具有一定的灰度。直譯即聚合物分散液晶。顧名思義，調(diào)光膜即為可調(diào)節(jié)光線通過狀態(tài)的一種膜。它主要工作在散射態(tài)和透明態(tài)之間，也就是膜本身可在透明與非透明狀態(tài)之間變幻，透明度由電壓調(diào)節(jié)。

它的基本原理主要分為兩部分：

當調(diào)光薄膜斷電時，其間的高分子液晶材料無序排列，使光線無法穿透薄膜，這時看到的效果便是乳白色的不透明狀態(tài)。

當調(diào)光薄膜通電時，電場作用下薄膜中間的高分子液晶材料有序排列，可使光線能透過薄膜，這時看到的效果便是透明無色的薄膜狀態(tài)。

廢話不多少直接上圖：

液晶分子賦予了聚合物分散液晶膜顯著的電光特性，使其受到了廣泛的關(guān)注，并有著廣闊的應(yīng)用前景。相對于傳統(tǒng)顯示器件來說，聚合物分散型液晶顯示器具有很多優(yōu)點，比如更節(jié)能、更私密、造價低等特優(yōu)點，在熱敏及壓敏器件、電控玻璃、光閥、投影顯示、電子書等方面獲得廣泛應(yīng)用。

自修復超級可伸縮彈性導體新材料

可拉伸電子器件在可穿戴電子器件、柔性能源和仿生器件等新興領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，目前，如何使拉伸導體在大拉伸形變條件下保持優(yōu)異的電機械穩(wěn)定性是該領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。針對這一現(xiàn)象，合肥工業(yè)大學科研團隊采用金屬納米線的有序組裝等創(chuàng)新方法成功研制出兼具自修復性、高導電性以及優(yōu)異抗拉伸性和電機械穩(wěn)定性的彈性導體材料。相關(guān)成果發(fā)表在英國《自然？通訊》上。

該?；瘜W與化工學院從懷萍教授研究組和中國科學技術(shù)大學俞書宏教授研究團隊強強聯(lián)手，首次提出將金屬納米結(jié)構(gòu)三維組裝導電骨架與金屬-硫配位鍵引入到彈性聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的設(shè)計理念，成功研制出兼具自修復性、高導電性和電機械穩(wěn)定性以及優(yōu)異抗拉伸性能的新型彈性導體材料。

這種基于納米、微米、宏觀尺度的多級次等級有序結(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中聚合物鏈和銀納米線之間強相互作用，所構(gòu)筑的彈性復合材料，能夠通過自身蜂窩結(jié)構(gòu)形變和應(yīng)力在整個網(wǎng)絡(luò)中均勻分散，從而避免單一結(jié)構(gòu)受力，形成了可有效地弛豫外力和耗散斷裂能的協(xié)同機制。

由于動態(tài)可逆銀-硫鍵的巧妙設(shè)計，該彈性導體材料表現(xiàn)出快速而高效的愈合能力。在近紅外光誘導下，該材料在室溫條件下1分鐘內(nèi)即可實現(xiàn)自愈合，愈合效率高達93%。同時，愈合后的材料仍然保持了優(yōu)異的導電性能、機械性能和電機械穩(wěn)定性。這一成果為研制具有優(yōu)越力學、電學性能的可修復抗拉伸導體材料設(shè)計和構(gòu)筑提供了新思路。

以上鮮為人知的材料研究方向，雖然聽起來不太靠譜但是都被在相關(guān)領(lǐng)域有了重大突破。不得不感嘆人類無窮的智慧以及對未知領(lǐng)域的探索能力。如果讀這篇文章得的你正在為材料科學奮斗著，請接受我最誠摯的敬意。如果可愛的你還知道鮮為人知的材料研究方向歡迎您的留言，與大家一起討論哦！