人类一直努力地创造着新产品，并从无休止地寻找着所需要的材料。若干世纪以后，自然的材料库已从石头、骨头、木材扩大到粘土、钢和20世纪的宠儿——塑料。每一种新材料无不使人们的日常生活发生了巨大的变化。

现在，科学家们正开创一个新材料的时代——创造理想中的材料：由99.9%空气组成的硬质稀薄泡沫，透明的钻石防护表层和在化学上广有用途的奇特构型的大分子碳。有些研究者不是在改进自然而是模仿自然。他们时创造有时称为“智能”材料，即把人造触觉和人造肌肉联接起来，使物体能改变自身的形状和硬度来适应环境的变化。

到现在为止，这些新材料还不能够在工业上投入生产。但随着工艺的提高和制造费用的降低，这些新材料杂无疑问将进入人们的日常生活中。比如，精工公司马上将推出一种新产品——表面具有钻石防护层的手表。摩那波利的弗莱格麦迪克斯公司也已研制出可以纠正牙齿位置的“智能”牙支架。将来，也许每一件事物中都会用到它们：从几乎无摩擦的球珠轴承到与外界超隔离的房屋，到可以随空气压力和飞行速度来改变形状以达到更高燃料利用效率的飞机机翼。

材料研究最有意义的一个进步从某种程度上来讲来自炼金术。几十年前，研究人员发现通过加高温至几千度和加高压至约100万英磅每平方英寸，普通的炭，比如石墨（铅笔尖）可以转变为用于工业切割工具上的金刚石。甚至有些研究人员还曾用花生酱制得过金刚石。

精密的集成块美国电气公司1989年夏天宣布他们已经制造出非常纯净的金刚石，这种金刚石的导热的效率是自然出产的金刚石的50倍——这是迄今最好的导热体，把它用在微集成电路板上可以吸收大量的热，使一个硅晶片可容纳更多的电路而不会因过热遭到破坏。

更先进和便宜的方法是几乎用稀薄的空气来生产金刚石，这就使科学家们在将来能用金刚石制造整个计算机。1990年10月莱丝大学宣称已改进了生产钻石的方法：利用甲烷气体中的碳原子重新组合制得可用于许多物质如纸、金属及塑料上的钻石薄层。世界上还有许多实验机构在寻找生产低制造费用的钻石的方法。以后，我们可以使用无划痕的眼镜和镜子，最锋利的剃刀和具有低摩擦表面的煎锅或滚珠轴承。美国国家研究署在一份报告中称钻石薄膜的功用“可以与高温超导体相媲美。”

工艺技术上的许多革新促进了新材料的发现，并使以往存在的问题得到美满的解决。1990年10月有研究人员声称他们已经掌握大量生产“布氏体”的方法了布氏体是碳分子的一种奇特的构型，由60个碳原子组成一个像足球的空间结构。它的名称来自由于它的结构颇似测地拱顶，测地拱顶首先是由布克明斯特 · 福勒（Buckminster Fuller）设计的。这种制造方法过程很简单。莱丝大学的化学家瑞克 · 斯马利（Rick Smally）是几年前发现布氏体的研究人员之一，他说：“你几乎可以在厨房中制造它。”这种奇特的碳分子是生命体的一种重要组成成分，如今简便易行的生产方法的发现使研究人员促发了在药物中广泛利用它的梦想。布氏体的稳定结构还可以使它成为一种理想的润滑剂。

科学家们还在创造一种新材料，它的价值在于本身几乎是空的 · 加里福尼亚州劳伦斯 · 利弗莫实验室已制造出一种玻璃，称做“气胶”，它只有空气密度的四倍却可以支持等于自身重量几百倍的物体。这些利弗莫实验室所制造的迄今最轻的气胶使人们对其在地球和太空的应用产生了极大的兴趣。它的隔热能力是纤维玻璃的3倍，所以可以将这种半透明的物质用做冬天保暖的双层玻璃间的填充剂。美国航空航天局想利用这种气胶在航天飞机上捕捉微陨星并安全地送回地面以供研究。另外，研究人员还试图调节类似气胶的孔隙的大小，可以像用“筛子”似的从多种化学成分的混合物中过滤出有用的成分

增加智能在材料科学的边沿，研究人员引入了合成肌肉和灵敏动作的方法，同时还引进了合成智能的方法。美国的许多实验室都在从事一项研究，使具有“智能”的材料可以适应于不同的使用条件或外部环境，甚至还可以演进。比如宾州大学材料研究实验室正在试验能对外部压力产生反应并发生弯曲的陶瓷。他们在陶瓷中加入一些称作压电材料的物质，压电材料当被弯曲时能产生电，而当通入一定电流时，它会弯曲。宾州大学的研究人员用这种材料作为“感觉器官”和“肌肉”，已生产出一种陶瓷砖，尽管它是硬质的固体，但当对其施加压力时，它的性质却像橡胶一样。这种根据外界压力而相应调节材料弹性的能力在潜艇的设计中将大有用处。如果将各种智能材料适当地联接，潜艇的船体就可以随发动机的振动强度的不同而具有不同的弹性，从而可以使潜艇在深水下的高压中即可保持坚固又可以减小噪音，更加安静地运行。还有一些研究人员在试验通入电流会变得凝滞的液体和“记忆”金属，这种金属在受热时从一种形状变化为另一种形状。

如果把所有的这些具备应变能力的材料用在同一个系统中，将来也许科学家们能造就一些具有与生命体一样的反应能力的物体，佛吉尼亚大学技术学院智能材料系统和结构中心主任克莱哥 · 罗吉斯（Croig. Rogers）认为甚至会对伦理产生巨大的冲击。他说：“我们想要制造的是能够在早上醒来并能感到后背有点儿痛的东西”。在智能支架结构中，如果出现裂缝，支持裂缝的柱子的感受器就能通知别的柱子改变负载，从而对此梁柱进行弥补。又如，在变化的飞行条件下，智能飞机翼改变自身的形状，使飞机更好地飞行。

最后，理想中的材料不仅标志技术上的飞跃，而且改变了人们对技术的看法。多年来，人们一直努力地创造新材料以弥补自然之不足，今天，他们正把眼光投向了模仿自然世界的领域——不论是动物的感觉和肌肉还是空气的状态。

[Newsweek，1990年11月26日]