在我們的應用科學中有一門學科叫做材料科學，材料科學是研究材料的組織結構、性質、生產流程和使用效能以及它們之間的相互關係的學科，它是集物理學、化學、冶金學等於一體的科學。與我們的生活息息相關，密不可分。比如下面的最強膠帶。
今天我們來一起盤點一下，材料科學創造的這些奇特的材料，探究一下會給我們的未來帶來什麼變化。
沒有最輕只有更輕
2011年，美國科學家合作製造了一種鎳構成的氣凝膠，密度為
每立方厘米0.9毫克
，是當時最輕的固體材料。把這種材料放在蒲公英花朵上，蒲公英茸毛幾乎沒變形。氣凝膠有一個外號叫做 “
凝固的煙
”
氣凝膠
2013年，浙江大學的科學家們研製出了一種超輕材料，這種被稱為“全碳氣凝膠”的固態材料密度僅為
每立方厘米0.16毫克
，是空氣密度的六分之一，也是迄今為止世界上最輕的固體材料。
這種材料可以輕鬆放置在麥穗的絨毛上
據介紹，“碳海綿”具備高彈性，被壓縮80%後仍可恢復原狀。它對有機溶劑具有超快、超高的吸附力，是迄今已報道的吸油力最高的材料。現有的吸油產品一般只能吸自身質量10倍左右的液體，而“碳海綿”的吸收量是250倍左右，最高可達900倍，而且只吸油不吸水。“大胃王”吃有機物的速度極快：每克這樣的“碳海綿”每秒可以吸收68。8克有機物。這讓人想到用它來處理海上的漏油，“可以把它們撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收進來，因為有彈性，吸的油能夠被壓出來回收利用，‘碳海綿’也可以重新使用。
來場硬碰硬的！
說到最堅硬的物質，很多人會想到金剛石，但是人類早就已經造出比鑽石硬度高很多倍的物體-
魯珀特之淚。
然而硬度一直也是人類對材料的極致追求的一個方向。
魯珀特之淚
目前人造的材料中硬度最大的是-
碳炔。
1885 年，德國有機化學家阿道夫·馮-貝耶爾首次提出碳炔的概念，他將其描述為一種無限長的碳碳單鍵和三鍵交替而成的碳鏈。但他也警告稱，由於其極不穩定，因此很難製造出來。此前，美國科學家經過理論計算指出，碳炔這種碳原子一維線性帶狀物的強度應該比任何已知的材料更硬更堅固，擁有巨大的抗張強度和硬度，硬度是
鑽石的40倍
、石墨烯的兩倍，因此，可用於製備超堅固的裝置。另外，它還擁有僅被拉伸 3%就能從導體轉變成絕緣體的獨特屬性，因而在電子裝置領域廣受關注。
由於碳炔的超高強度，非常適合用來製作宇宙中航行的飛船的外殼，但是科學家們估算，以現有的技術，要想製造出1克碳炔，其成本高達600萬美元。假如一艘飛船上只使用1噸碳炔，那麼製造一艘飛船單單使用的碳炔材料費用就需要6萬億美元了，2019年我國的GDP都只有不到14萬億美元，這是任何一個國家都是無法承受的成本。
不算新鮮的“液態金屬"
說到液態金屬，筆者想到了電影終結者中的那位。不過其實“液態金屬”並不是液態的。
目前所有的金屬材料都是將多種金屬原子混合在一起形成“合金（Alloy）”，才能增加材料強度，因此只要把合金加熱到融熔狀態（液態）之後再快速冷卻（例如每秒降溫 100°C 以上）就可以形成非晶合金。
由於原子排列和玻璃一樣都很混亂，所以稱為“金屬玻璃（Glassy metal）”，也有人稱為“液態金屬（Liquid metal）”或“塊狀金屬玻璃（Bulk Metallic Glass，BMG）”，其實就是指“非晶的金屬材料”而已，和玻璃一點關係都沒有，而由於液態的原子就是排列很混亂的，因此又有人把它稱為“液態金屬”，其實它在常溫下根本就是固體而不是液體。相比傳統金屬，液態金屬的優勢體現在效能、工藝兩方面：
非晶合金
1。 效能上，高硬度、高強度、耐高溫等效能，同時還具備非金屬材料（塑膠、 玻璃等）的優越性：如彈性、柔韌性、耐腐蝕等效能。
2。 工藝上，由於液態金屬以非晶態冷卻，收縮率非常小，可以透過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，也可以用噴塗、鐳射熔覆、堆焊等工藝製備表面塗層。
應用領域：
航天：
太陽風收集器、空間站防護板、衛星的展開機構、衛星反射鏡等。
軍工：
坦克潛望鏡、穿甲彈。
消費電子：
手機卡託、手環錶殼、摺疊屏手機鉸鏈、光學鏡頭支架。
真是超級黑！
世界上最黑的東西是什麼？
梵塔黑
（Vantablack）它可以吸收99。96%的紫外線、可見光和紅外線，而傳統的黑色顏料、纖維等僅能吸收95%至98%的光線。在其中一座雕像面部覆蓋梵塔黑，從正面看，你會發現人物面部細節全都消失了。
梵塔黑（Vantablack）
科學家近日偶然發現有史以來最黑的材料，能吸收99。995%的入射光。這種超黑材料由碳奈米管（CNTs）製成。據介紹，在此之前，人們已知最黑的材料是梵塔黑（Vantablack），能吸收99。96%的光。而麻省理工學院解釋稱，這種全新的、未命名的材料“比包括
梵塔黑
在內的所有其他超黑材料
要再黑10倍
”。
超級黑！
麻省理工學院在校藝術家施特雷貝與研究人員合作，用該黑色材料覆蓋一顆重達1678克拉、價值200萬美元的天然黃鑽，閃耀的鑽石完全變成了黑色。施特雷貝表示：“由於碳奈米管具有極高的吸光性，任何物體，在這件事中即覆蓋碳奈米管的大鑽石，都會成為一種沒有陰影的黑洞。”
全防水還透氣？
一種新的複合材料Flash Knit被稱為新型防水材料。
這個稱為 Flash Knit 的面料一共有 3 層，各自具有不同的功能。
第一層也是最外面一層是彈力編織層，由聚酯纖維和尼龍混紡而成，起到防水、拒水、防風的效果；
第二層是奈米過濾層，能進一步起到防水、吸溼作用；
第三層是透氣內層，有效幫助腳部排汗。
防水性測試，左邊
透氣性測試
目前最貴的材料
1克碳炔，其成本高達600萬美元。我們可能認為很貴了，但是其實最貴的材料是，
內嵌富勒烯。
“內嵌富勒烯”是牛津大學研發出的一種由碳原子組成的籠形結構，籠內裝有氮原子。
富勒烯結構中最為特殊的性質是其碳籠內部為空腔結構，因此可以在其內部空腔內嵌某些特殊物種（原子、離子或原子簇），由此而形成的富勒烯被稱為內嵌富勒烯。“內嵌富勒烯”材料將被用來製造小型行動式原子鐘，使無人駕駛汽車的GPS導航系統精確到1毫米。原子鐘是目前世界上最準確的計時系統。
原子鐘系統
在英國牛津大學的一個新型碳材料研究實驗室（Designer Carbon Materials）中，科學家正在研製內嵌富勒烯。不久前，他們剛剛將這種材料的第一份樣品以3。2萬美元售出。這份樣品的重量只有200微克（1微克等於1克的百萬分之一），算下來，摺合1。6億美元1克。
內嵌富勒烯籠狀結構
梵觀點：
按
馬斯克目前身家約1700億美元計算，也就夠買1公斤多一點。
